Асбестоцементные изделия

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; свободный оксид кальция в цементе не должен превышать 1%, а оксид 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.

Асбестом называют группу минералов, имеющих волокнистое строение и при механическом воздействии способных распа­даться на тончайшие волокна. В производстве асбестоцемент­ных изделий применяют хризотил-асбест. Мировая добыча хри­зотил-асбеста составляет 95%, а вся группа кислотостойких асбестов — не более 5%. Химический состав хризотил-асбеста (теоретический) выражается формулой 3MgO·2Si2H20, т. е. он является гидросиликатом магния.

Молекулы асбеста прочно связаны между собой лишь в од­ном направлении, боковая же связь с соседними молекулами крайне слаба. Этим свойством объясняется очень высокая проч­ность асбеста на растяжение вдоль волокон и хорошая распушиваемость — расщепление поперек волокон. Диаметр волокна хризотил-асбеста колеблется от 0,00001 до 0,000003 мм, практи­чески хризотил-асбест распушивается до среднего диаметра во­локон 0,02 мм; следовательно, такое волокно является пучком огромного количества элементарных волокон. В среднем предел прочности при растяжении волокон асбеста равен 3000 МПа Но так как при распушке волокна асбеста подвергаются сжи­мающим, ударным и другим воздействиям, то прочность волокон после распушки снижается до 600...800 МПа, что соответствует  прочности высококачественной стальной проволоки.

Асбест обладает большой адсорбционной способностью в смеси с портландцементом, при смачивании водой он адсорбирует, т.е. хорошо удерживает на своей поверхности продукты гидратации цемента, связывающие волокна асбеста, поэтому асбестоцемент является как бы тонкоармированным цементным камнем. Хризотил-асбест несгораем, однако при температуре 110°С он начинает терять адсорбционную воду, предел прочности при растяжении снижается до 10%, а при 368°С испаряется вся адсорбционная вода, что приводит к снижению прочности на 25...30%. После охлаждения асбест восстанавливает из воз­духа потерянную влагу и прежние свойства. При нагревании асбеста до температуры более 550 °С удаляется химически свя­занная вода, теряются эластичность и прочность, асбест стано­вится хрупким, и после охлаждения свойства его не восстанав­ливаются. При температуре около 1550°С хризотил-асбест пла­вятся. Асбест имеет малую тепло- и электропроводность, высокую щелочестойкость и слабую кислотостойкость.

Качество асбестоцементных изделий во многом зависит от качества асбеста и тонкости помола цемента. В соответствии с ГОСТом качество хризотил-асбеста характеризуется следую­щими показателями: текстурой (степень распушенности воло­кон), средней длиной волокна, эластичностью, влажностью, сте­пенью засоренности пылью.

Наибольшее влияние на качество продукции 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. 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.

Вода в производстве асбестоцементных изделий потребляется на приготовление асбестоцементной смеси и промывку сукон и сетчатых цилиндров формовочной машины. Вода, применяемая для производства асбестоцементных изделий, 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.

Производство асбестоцементных изделий связано с большим расходом воды. В отходящей воде содержится значительное количество асбеста и цемента, поэтому ее возвращают в техноло­гический цикл. Работа на оборотной технологической воде позво­ляет не только избежать загрязнения среды, но и дает преимущества. Насыщенность оборотной воды ионами Са2 и SO2 препятствует вымыванию гипса и предотвращает преждевременное схватывание, отсутствие в ней С02 ликвидирует забивание сеток карбонатом кальция. Наиболее благоприятной является температура 20...25°С. При температуре ниже 10°С производительность формовочных агрегатов падает, а твердение изделий замедляется. Слишком же высокая температура воды может вызвать быстрое схватывание цемента.

Краски используют для окраски стеновых плиток и листов. Применяют цветные цементы или минеральные щелочестойкие пигменты, обладающие высокой красящей способностью, свето- и атмосфероустойчивостью и не взаимодействующие с продукта­ми гидратации цемента. Это редоксайд (искусственный железо-оксидный), 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).

4.                  Основные технологические процессы и оборудование для производства 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. 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, силосования (складирования) асбестоцементной массы, формования асбесто­цементных изделий (облицовочные листы и кровельные плитки дополнительно прессуются), предварительного твердения отфор­мованных изделий, механической обработки изделий, твердения изделий, складирования.

Асбест доставляют на заводы в бумажных мешках в желез­нодорожных вагонах. На заводе хранят в закрытом складе на деревянном полу в отдельных отсеках для разных марок и сор­тов. Если асбест поступил на склад в таре, то его можно хранить в штабелях. Над каждым отсеком или штабелем указывают сорт и марку асбеста.

Для изготовления изделий устанавливают состав смески асбеста. Так, для асбестоцементных волнистых листов, приме­няемых для покрытия кровель жилых зданий, смеска асбеста установлена следующая: 50% асбеста 5-го сорта, 50% асбеста 6-го сорта, причем общее содержание мягкой текстуры не должно превышать 50%, в том числе содержание в смеске ас­беста М-60-40 не должно быть более 15%. Сорта асбеста и их процентное содержание в применяемых смесках нормируют специальными технологическими картами.

Распушка асбеста определяет в значительной мере качество продукции. Различают три вида распушки: сухую, мокрую и полусухую.

При сухом способе (рис. 5, б) распушку производят на бегу­нах и пушителях. В бегунах разминаются пучки асбеста, нару­шается связь между волокнами, а в пушителе (дезинтеграторе) происходит дальнейшее расщепление размятых пучков на отдель­ные волокна. Окончательно же распушиваются волокна асбеста в аппарате для приготовления асбестоцементной массы — голлендере.

21

Рис. 5. Схемы распушки асбеста:

а— мокрым способом: 1 — склад ас­беста; 2 — участок для составления смески асбеста, 3 — дозатор; 4 — бегуны с увлажнением асбеста, 5 — голлендер;

б— сухим способом 1 — склад асбеста. 2 — участок для со­ставления смески асбеста; 3 — бегуны; 4 — дезинтегратор (пушитель), 5 — эксгаустер, 6 — камеры распушенного асбеста, 7 — дозатор, 8 — голлендер

Рис.   6.   Механизированная   установка для  смешивания, увлажнения  и обминания смески асбеста: 1 — бункер асбеста, 2 — питатель, 3 — до­затор; 4 — смеситель-увлажнитель, 5 — раз­равнивающее устройство, 6 — разравниваю­щий валик; 7 — валковая машина, 8 — сво­бодно вращающиеся валки; 9 — пневматиче­ское   устройство;    10   —    приводные    валки

21

В настоящее время для обминания асбеста все большее распро­странение получает валковая маши­на (рис. 6). В отличие от бегунов эта машина выпускает высококаче­ственный обмятый асбест непрерыв­ным потоком.

Рис. 7. Голлендер периодиче­ского действия: 1, 7—каналы, 2 — ванна, 3—пе­регородки, 4 — вал барабана, 5 — ножевой барабан; 6 — шкив; 8 — съемный кожух, 9 — горка; 10 — рамка с ножами, 11 — клапан; 12    —    патрубок;     13    —    ножи

Окончательно асбест распушивается в голлендере, а затем в него добавляют цемент и воду и переме­шивают до получения однородной асбестоцементной массы. Гол­лендер (рис. 7) представляет собой металлическую или желе­зобетонную ванну, разделенную посередине продольной перего­родкой, не доходящей до краев. В одной половине ванны расположен барабан, снабженный стальными ножами. Под барабаном на дне ванны помещена чугунная коробка, в которой находится гребенка, расположенная под углом 1,5...2,5° к оси барабана. Ванну наполовину заполняют водой, затем подают предвари­тельно распушенный асбест. При вращении барабана (180... 240 мин-1) смесь увлекается в зазор между ножами барабана и гребенкой, перебрасывается через горку, проходит по ванне и вновь попадает под барабан.

Циркуляция смеси продолжается до 10 мин, степень распушки волокна при этом должна состав­лять 90...95%. Затем загружают цемент, добавляют воду и про­изводят дополнительное перемешивание. К концу перемешивания почти весь цемент адсорбируется на волокнах асбеста. Дози­ровка составляющих асбестоцементной массы равна: асбеста — 10...18%, цемента — 82...90%; для производства труб: воды— 97%, а листовых асбестоцементных материалов — около 95%. Голлендер — аппарат периодического действия. Для непре­рывного питания формовочной машины необходимо создать за­пас асбестоцементной массы в ковшовом смесителе (чане), кото­рый бы периодически пополнялся из голлендера. Перемешивание находящейся в ней массы осуществляется крестовиной с лопастя­ми. На одном валу с крестовиной находится каркасный круг — «ковшовый элеватор». Ковши зачерпывают массу из чана и по­дают в приемную коробку листоформовочной или трубоформовочной машины.

Формование является наиболее важным процессом в произ­водстве асбестоцементных изделий. Формуют изделия на листоформовочных и   трубоформовочных   машинах.   Листоформовочная машина (рис.8) состоит из металлической ванны, в ко­торую непрерывно по желобу подается жидкая асбестоцементная масса. В ванну помещен полый каркасный барабан (сетчатый цилиндр), обтянутый металлической сеткой. К поверх­ности сетчатого цилиндра валом прижимается лента конвейера. Ведущий опорный вал приводит в движение ленту, которая вращает сетчатый цилиндр. Асбестоцементная масса тонким слоем осаждается на поверхности металлической сетки барабана, частично на ней обезвоживается за счет фильтрации воды сквозь сетку и при вращении снимается с барабана, равномерно размещаясь на движущейся ленте. Асбестоцементная масса, перемещаясь на ленте, проходит через вакуум-коробку, где обезвоживается, затем переходит на вращающийся форматный барабан, навивается на него концентрическими слоями и уплот­няется.

Рис. 8. Схема формовочной машины:

1 — мешалка; 2 — ванна; 3 — перегородка, 4 — сетчатый цилиндр; 13, 15 — промывные трубки; 6 — прижимный вал; 7 — сукно; 8 — верхняя вакуум-коробка; 9 — металлический форматный цилиндр; 10 - опорный (ведущий) вал; 11 — направляющие валики; 12 — нижняя вакуум-коробка; 14 — отбойный валик; 16 — отжим­ные валы; F1 F2, F3 — давления, со­здаваемые грузами, пружинами или гидравлическими цилиндрами.

При изготовлении листовых асбестоцементных изделий нави­тую на форматный барабан массу определенной толщины разре­зают и снимают с барабана. Полученные листы разрезают на листы установленного размера и подают в пропарочные ка­меры. Листы, предназначенные для волнировки, после снятия с форматного барабана разрезают на форматы и укладывают в формы на металлические волнистые прокладки.

В целях получения повышенной механической прочности и плотности асбестоцементные листовые изделия прессуют на гид­равлических прессах под давлением до 40 МПа. Для приобре­тения изделиями в кратчайшие сроки необходимой прочности их пропаривают или выдерживают сначала на воздухе при нормаль­ной температуре, а затем в бассейнах с теплой водой.

Твердение асбестоцементных листовых изделий, изготовлен­ных на портландцементе, происходит в две стадии. Первая — предварительное твердение в пропарочных камерах периодиче­ского действия (ямных или туннельных) при температуре 50... 60°С в течение 12... 16 ч. После пропаривания листовые изделия освобождают от металлических прокладок и подвергают меха­нической обработке (обрезке кромок, пробивке отверстий и т. п.). Окончательно отформованные листы направляют в утепленный склад, где происходит вторая стадия твердения в течение не менее 7 сут. Асбестоцементные изделия, изготовленные на песчани­стом портландцементе, после формования направляют в автокла­вы для запарки при температуре 172...174 °С и рабочем давлении до 0,8 МПа. По достижении необходимой прочности изделия подвергают механической обработке.

В настоящее время разработан новый комплект оборудования технологической линии автоматизированного производства круп­нопанельных асбестоцементных листов на базе плоскосетчатой машины. Данный способ производства асбестоцементных плит снижает себестоимость продукции на 7% по сравнению с суще­ствующими. Степень автоматизации этого способа достигает 98% при 100%-ной механизации на основных технологических линиях.

5.      Основные свойства асбестоцементных изделий

Свойства асбестоцементных изделий определяют 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 воз­растом механическая прочность и плотность изделий возрастают. Асбестоцемент легко пилится, сверлится и шлифуется. Изделия из асбестоцемента 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.