38) Эксплуатационная характеристика асбестоцементных материалов и изделий

Асбестоцементные строительные тонкостенные изделия выпускают на основе портландцемента. Асбестоцемент представляет собой искусственный каменный материал, который получают в результате затвердевания смеси цемента, асбеста и воды. Цементные камни хорошо сопротивляются сжимающим нагрузкам и плохо – растягивающим.

Физико-механические свойства цементного камня улучшают путем введения в цемент от 10 до 20 % тонковолокнистого минерального асбеста, обладающего высокой прочностью при растяжении и изгибе. Полученный материал обладает высокой прочностью, огнестойкостью, небольшой водопроницаемостью, теплопроводностью и электропроводностью. Однако он хрупок и при изменении влажности подвергается короблению.

В номенклатуру асбестоцементных изделий входит более 40 наименований. Основные группы асбестоцементных изделий составляют следующие виды:

– стеновые и стеновые каркасные панели с теплоизоляционным внутренним слоем;

– обыкновенные и офактуренные или окрашенные плоские плиты, применяемые для облицовки стен;

– волнистые и полуволнистые профилированные листы для обшивки стен и кровель;

– архитектурные, санитарно-технические, электроизоляционные и иные специальные изделия;

– напорные и безнапорные трубы.

Для получения асбестоцементных изделий применяют сырьевую смесь, которая в расчете на массу сухих веществ содержит около 85 % цемента и 15 % асбеста. Получают асбест путем механической обработки горной породы хризотил-асбест, которая сравнительно легко расщепляется на тонкие волокна диаметром до 0,0005 мм. Волокна обладают гибкостью, огнестойкостью, водостойкостью и высокой механической прочностью.

При смешивании асбеста с портландцементом и водой волокна равномерно распределяются в массе цементного теста, адсорбируя на своей поверхности продукты гидратации цемента. В результате этого схватывание и твердение цемента ускоряются, увеличивается прочность связи волокон асбеста с цементным камнем.

При производстве асбестоцементных изделий в качестве вяжущего вещества применяют специальный бездобавочный портпландемент. Этот цемент характеризуется быстрым нарастанием прочности как в начале, так и в последующие сроки твердения, замедленным началом схватывания (не ранее 1,5 ч) и достаточно большой тонкостью помола, что очень важно для улучшения сцепления между цементом и волокнами асбеста.

Для получения асбестоцементных строительных материалов мокрым способом применяют следующие виды операций:

– распушка асбестоцементного волокна;

– размешивание распушенного асбестоцементного волокна с водой и цементом (содержание сухих компонентов в зависимости от вида изделий составляет от 3 до 14%);

формование изделий на круглосетчатых листоформовочных или трубоформовочных машинах с использованием вакуумирования, ускоряющего процесс обезвоживания %;

– раскроя отформованных изделий;

– твердения раскроенных изделий.

Для повышения плотности плоских листов в процесс изготовления могут быть дополнительно включены прессование, а также волнировка для получения волнистых листов и различные виды отделки.

Для производства облицовочных плиток для стен и пола применяют метод сухого формования. Он заключается в распушке асбеста, смешения его с цементом и молотым песком в сухом состоянии. Затем смесь, увлажненную до 18 %, уплотняют на конвейерной ленте катками или под прессом.

Изделия длиной до шести метров, используемые при изготовлении кровельных, стеновых и перегородочных панелей, получают методом экструзии. При этом методе повышенная однородность, связанность и пластичность формовочной массы обеспечиваются добавкой метилцеллюлозы. Для ускорения набора прочности воду подогревают до 30 градусов.

Твердение изделий происходит в специальных камерах при температуре 50…60 градусов и влажности 85…95 % для набора прочности. Такая прочность обеспечивает бездефектное транспортирование. Окончательный набор прочности происходит на специальных складах с температурой не ниже 15 0С. Если применяют песчаный наполненный цемент, изделия направляют в автоклавы с давлением пара 0,8 МПа и температурой 175 градусов.

Готовые изделия отделывают водонепроницаемыми эмалями и лаками на основе перхлорвиниловых и глифталевых смол.

Готовая продукция представляет собой волнистые крупноразмерные листы, которые применяют в качестве кровельных покрытий – шифер, а также плоские крупноразмерные листы, применяемые для изготовления сборных утепленных ограждающих конструкций в виде панелей и плит.

Стеновые панели и плиты покрытий представляют собой многослойные крупноразмерные изделия, состоящие из деревянного каркаса, внутреннего и наружного облицовочных слоев из асбестоцементных листов и расположенного между ними минераловатного или пенопластового плитного утеплителя.

Асбестоцементные листы и плитки с различной отделкой лицевой поверхности пленочными, красочными материалами изготовляют для внутренней и наружной отделки стен.

Асбестоцементные трубы различной длины и диаметров выпускают для устройства водопроводов, нефтепроводов, газопроводов, канализации, дымовых и вентиляционных каналов, а также для прокладки телефонных кабелей.

Основное их преимущество состоит в том, что по сравнению с металлическими, они в 3 – 4 раза легче и в 2 – 3 раза дешевле. Они более стойки к действию минерализированных вод. Трение воды о стенки этих труб меньше, чем в металлических, что увеличивает их пропускную способность и сокращает расход электроэнергии на перекачивание жидкостей. Значительная теплозащитная способность асбестоцементных труб позволяет укладывать их на меньшей глубине, чем металлические, не опасаясь замерзания воды. Кроме этого, на них не действуют разрушительные блуждающие токи, которые довольно быстро выводят из строя металлические изделия.

В настоящее время многие страны отказались от использования асбеста, обладающего в силу высокой адсорбционной способности поверхности свойством накопления вредных для человека веществ. Как правило, асбестоцементный материал в изделиях заменяют стеклянными, древесными, базальтовыми, синтетическими волокнами и бумажной макулатурой. Ограничено также применение асбестоцементных изделий и для внутренней отделки жилых помещений.

39)Битумные и дегтевые вяжущие вещества наряду с полимерами и органическими клеями образуют группу органических вяжущих веществ. На основе этих вяжущих производят большое количество материалов и изделий для строительства: асфальтовые бетоны и растворы, рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы, мастики, пасты, эмульсии и некоторые лаки.

Битумные материалы могут быть как природные, встречающиеся в виде отдельных скоплений или чаще пропитывающие горные породы, так и искусственные, получаемые при переработке нефти. Дегтевые - искусственные материалы, получаемые в заводских условиях при сухой перегонке твердых видов топлива.

Различают следующие группы битумных и дегтевых вяжущих веществ:

битумные, состоящие из нефтяных битумов или из сплавов нефтяных и природных битумов;

дегтевые - каменноугольные или сланцевые или сплавы дегтевых масел с пеками;

смешанного вида - гудрокамовые (продукты совместного окисления каменноугольных масел и нефтяного гудрона);

дегте- и битумополимерные, содержащие нефтяные битумы пли каменноугольные дегтевые вещества и полимеры.

Битумные и дегтевые вяжущие имеют темно-коричневый или черный цвет, поэтому их часто называют "черными вяжущими".

Наиболее широкое применение в строительстве и производстве строительных материалов получили битумные вяжущие и особенно нефтяные битумы. Дегтевые материалы применяют ограниченно, так как большинство их служит сырьем для получения разных ценных химических продуктов. К тому же дегтевые вяжущие и материалы на их основе в условиях эксплуатации под влиянием влаги, кислорода воздуха, солнечной радиации сравнительно быстро "стареют", становясь хрупкими и малопрочными, обладают неприятным запахом и выделяют вредные для здоровья вещества.

По консистенции (при температуре 18°С) битумы могут быть твердыми, обладающими упругими, а иногда хрупкими свойствами, полутвердыми (вязкопластичными) и жидкими (легкотекучими). Твердые и полутвердые битумы транспортируют и железнодорожных цистернах, оборудованных подогревательными устройствами; жидкие битумы - в нефтяных и мазутных цистернах. Хранить битумы следует в специальных хранилищах.

Природные битумы

Природные битумы отличаются высокой атмосферостойкостью и хорошим прилипанием к поверхности каменных материалов, но из-за дефицитности и высокой стоимости в строительстве применяют ограниченно. Их используют главным образом в химической и лакокрасочной промышленности.

Нефтяные битумы

Нефтяные битумы получают из нефти путем обработки остатков, образующихся при ее фракционной перегонке на нефтеперерабатывающих заводах. В зависимости от способа производства различают остаточные, окисленные и крекинговые нефтяные битумы.

Остаточные битумы

Остаточные битумы получают путем глубокого отбора масел из гудронов. При нормальной температуре это твердые или полутвердые продукты относительно малой вязкости. Для повышения вязкости остаточные битумы или гудрон подвергают окислению, продувая через них воздух. При продувке под воздействием кислорода воздуха нефтяные остатки окисляются и уплотняются за счет образования высокомолекулярных компонентов, их вязкость повышается, в результате чего получаются окисленные битумы.

Окисленные битумы

Окисленные битумы более погодостойки, чем остаточные, и по долговечности не уступают природным битумам. Смешивая битум, полученный как остаточный продукт после обработки гудрона жидким пропаном, с масляными дистиллятами, получают смешанные (компаундированные) битумы.

Крекинговые битумы

Крекинговые битумы получают окислением (продувка воздухом) крекинг-остатков, образующихся при переработке мазута, с целью увеличения выхода бензина, крекинг-процессом, т.е. расщеплением углеводородов при высоких температурах и больших давлениях.

Состав и структура битумаБитумы состоят из смеси высокомолекулярных углеводородов, главным образом метанового и нафтенового рядов и их кислородных, сернистых и азотистых производных. Элементарный химический состав всех битумов достаточно близок. В них 70...87% углерода, до 15% водорода, до 10% кислорода, до 1,5% серы (в природных битумах до 10%), небольшое количество азота. Элементарный химический состав битумов позволяет судить только о материальном балансе элементов, из которых построены компоненты битумов, и не дает представления о десятках химических соединений, содержащихся в битумах, и об их влиянии на структуру и свойства битумов.

Масла - жидкая при обычной температуре группа углеводородов, плотностью менее единицы и молекулярной массой 100…500. Повышенное содержание масел в битуме придает им подвижность и текучесть.

Смолы - вязкопластичные вещества, твердые или полутвердые при обыкновенной температуре, плотностью около единицы и молекулярной массой 500...1000. Состав углеводородов в смолах более сложный, чем в маслах. Смолы придают битумам вяжущие свойства и пластичность.

Асфальтены - твердые неплавкие высокополициклические соединения с плотностью более единицы и молекулярной массой 1000…5000 и более. Некоторые асфальтены растворимы в маслянистых и смолистых фракциях, другие - карбены и карбоиды, содержащие свободный углерод, нерастворимы. Асфальтены придают битуму твердость и теплоустойчивость. При длительном нагревании битума в присутствии воздуха масла и смолы переходят в асфальтены. Чрезмерно большое количество асфальтенов в битуме может образоваться также под действием солнечной радиации, что вызывает постепенное разрушение - "старение" битума.

Асфальтогеновые кислоты принадлежат к группе полинафтеновых кислот; их консистенция может быть твердой или высоковязкой. Являясь поверхностно-активной частью битума, они способствуют повышению прочности сцепления битума с каменными и другими материалами.

Свойства битумных вяжущих

Важнейшими свойствами битумов для их применения в строительстве являются:

способность при нагревании (до 80…170°С) или добавлении растворителей (разжижителей) переходить в вязкожидкое состояние и объединяться с каменными или другими строительными материалами;

способность при понижении температуры (до 20…25°С и ниже) или испарении растворителей вновь загустевать и образовывать единый материал, сцепляться с введенными в них или пропитанными и обмазанными ими другими материалами (асфальтовые бетоны и растворы, кровельные и гидроизоляционные материалы);

способность придавать гидрофобные (водоотталкивающие) свойства другим материалам, обработанным битумом.

Основными свойствами, определяющими качество твердых и полутвердых битумов и деление их на марки, являются вязкость, температура размягчения и хрупкости, пластичность; для жидких битумов - вязкость и фракционный состав (содержание летучих масел).

Вязкость битумов

Вязкость битумов является характеристикой его структурно-механических свойств и зависит от группового состава и температуры. При повышении температуры вязкость снижается, при понижении - резко возрастает; при отрицательных температурах битум становится хрупким. По ГОСТу на методы испытаний твердых и вязких битумов вязкость, точнее текучесть (величину, обратную вязкости), определяют условным показателем - глубиной проникания иглы в битум при определенных нагрузке, температуре и времени погружения на пенетрометре. Чем выше вязкость битума, тем меньше глубина погружения иглы. Вязкость жидких битумов определяют на стандартном вискозиметре по времени (в секундах) истечения порции битума при определенной температуре битума и диаметре отверстия прибора.

Температура размягчения

Температурой размягчения битума условно считают температуру, при которой битум переходит из твердого состояния в пластичное, приобретая подвижность. Она соответствует температуре, при которой образец битума под грузом в виде шарика при нагревании размягчится настолько, что коснется нижней полочки этажерки стандартного прибора "кольцо и шар". Это свойство битума характеризует верхний температурный предел его применения. Нижний температурный предел применения битума характеризуется температурой хрупкости, при которой появляется первая трещина в тонком слое битума, нанесенном на стальную пластинку стандартного прибора при ее изгибе и распрямлении. Температурный интервал между температурой хрупкости и температурой размягчения называют температурным рабочим интервалом, который учитывают при выборе битума для применения в определенных температурных условиях.

Свойства битумов тесно связаны между собой. Твердые битумы (с малой глубиной проникания иглы) имеют высокую температуру размягчения, но малую растяжимость, т. е. являются относительно хрупкими (особенно при отрицательных температурах). Битумы с низкой температурой размягчения, т. е. мягкие, обладают высокой пластичностью.

Для учета огнеопасности при нагревании битума определяют температуру вспышки паров, выделяемых из битума при нагревании от поднесенного пламени.

Битумы обладают и другими важными свойствами: водостойкостью и водонепроницаемостью; стойкостью к действию водных растворов многих кислот, щелочей, солей и к большинству агрессивных газов; способностью частично или полностью растворяться в различных органических растворителях (хлороформе, спирте, бензине, бензоле, сероуглероде, дихлорэтане и др.).

Применение битумных вяжущих

Твердые и полутвердые нефтяные битумы применяют для дорожных покрытий, изготовления кровельных и гидроизоляционных материалов, некоторых герметизирующих материалов, а жидкие битумы используют в основном при строительстве дорог (для обработки гравийных и щебеночных смесей, изготовления асфальтовых материалов).