А. С. СЕМЧЕНКОВ, д-р техн. наук (АО “ИНРЕКОН”), Строительные конструкции на основе асбестоцемента

Асбест (горный лен) это минерал, обладающий комплексом полезных свойств, среди которых можно отметить несгораемость, эластичность, прочность и особую связующую способность волокон, стабильность химического состава, высокую адсорбционную способность, электрическое сопротивление, большой коэффициент трения, устойчивость против загнивания и коррозии, воздействия кислот и щелочей, способность задерживать бактерии, вредные вещества и радици- онные излучения, Благодаря этим свойствам асбест является уникальным, незаменимым в ряде областей техники материалом. Предлагаемые же заменители асбеста не обладают и пятой частью его замечательных свойств; кроме того, они значительно дороже и менее технологичны в производстве, а многие, несмотря на малый срок применения, уже признаны биологически активными веществами, опасными для здоровья человека, даже при очень низких концентрациях.

Почему же тогда природный минерал асбест, широко применяемый в промышленности уже более 130 лет, вдруг оказался запрещенным к применению в США и восьми европейских странах, членах ЕС?

Объясняется все просто — эти страны не являются производителями асбеста, и в связи с его дефицитом в них еще в 1960-е годы был налажен массовый выпуск искусственных минеральных и полимерных волокон. Расширению их сбыта мешал асбест, добыча которого все время увеличивалась. В результате “деятельности” химических концернов в 70-е годы стало бытовать мнение о якобы чрезвычайной канцерогенное™ асбестовых волокон, появились первые ограничения на его применение, и уже более двадцати лет продолжается мощнейшая антиас- бестовая компания, к которой поклю- чились политики и средства массовой информации.

Для безопасного использования асбеста и защиты интересов промышленности страны-производители и потребители асбеста и асбестосодержащих материалов вошли в Международную ассоциацию асбеста (МАА), созданную обладателями асбестовых месторождений. В 1986 г. Международная организация труда приняла конвенцию № 162 по охране труда при использовании асбеста, дополнила ее рекомендацией о контролируемом использовании материала, признав тем самым отказ от применения асбеста необоснованным. Благодаря активной позиции МАА в 1991 г. было аннулировано постановление Агентства по охране окружающей среды (США) о полном запрещении асбеста. В 1996 г. в России была создана некоммерческая организация “Асбестовая ассоциация”, одним из важнейших направлений деятельности которой является реализация мероприятий, рекомендованных упомянутой конвенцией.

Россия занимает ведущее место в мире по запасам, производству и экспорту в 45 стран хризотил-асбеста. Наибольшее промышленное значение имеет хризотил-асбест Баже- новского месторождения (г.Асбест Свердловской обл.), эксплуатируемого уже 130 лет, мощность которого составляет 200 млн.т горной массы в год. Успешно эксплуатируются Авто- карское (Тува) и Киембаевское (Оренбургская обл.) месторождения. В уральском асбесте нет присущих этому минералу из других месторождений вредных примесей — талька и магнетита. АО “Ураласбест” принадлежит 20% общемировой добычи этого минерала, треть которого экспортируется.

Хризотил-асбест обладает слабо- выраженным токсичным, умеренным фиброгенным и канцерогенным действием в сравнении с добываемыми за рубежом (Канада, Бразилия, Зимбабве, ЮАР, Китай) асбестами амфи- боловой группы. Хризотил-асбест относится к крайне низкой опасное™ (т.е. к “редким событиям”). Это значит, что вероятность смертельного исхода за 70 лет контакта с асбестовой пылью в пределах ПДК (2 мг/м3 воздуха) для 100000 некурящих людей составляет менее человека, а от “сверхвысокой опасности” — курения смертность за этот же период составляет 21900 человек. Однако сигареты рекламируются в средствах массовой информации. Институт асбеста Канады вообще не связывает асбестообусловленные заболевания с российским хризотилом, волокна которого, попадая в органы дыхания, способны растворяться в кислой среде, и поэтому не накапливаются.

В г. Асбест, где расположено крупнейшее Баженовское месторождение, концентрация асбестосодержащей пыли в атмосфере воздуха составляет 0,05 мг/м3, а запыленность воздуха на предприятиях комбината “Ураласбест” в среднем 4,9 мг/м3. При этом смертность населения здесь ниже, чем в среднем по области и России.

Ученые многих стран, изучавшие хризотиловый асбест, пришли к выводу, что он менее опасен, чем альтернативные материалы. Опасность асбеста, с медицинской точки зрения, возникает при вдыхании его волокон с воздухом. Население же имеет контакт не с асбестом в свободном состоянии, а с асбестосодержащими материалами, в которых волокна асбеста надежно связаны цементом, крахмалом, резиной, битумом, смолами. Поэтому опасность связана с производствлм асбеста и большой номенклатуры изделий на его основе при значительном превышении ПДК в воздухе. Проведенные в Канаде исследования с асбестовыми волокнами показали, что при соблюдении ПДК также не обнаруживается превышение смертности над обычной.

Сегодня уже с полной уверенностью можно утверждать, что выдвинутые 20 лет назад прогнозы относительно опасности асбеста не оправдались. Более того, проведенные в США исследования в отношении 25000 рабочих, производящих минвату, стекловату, базальтовое и угольное волокно, а также синтетические волокна, дали показатель смертности, заметно превышающий обычный.

Главным недостатком новых композитных материалов является малоизученность их свойств за сравнительно короткий срок. Даже такие новые, считающиеся эффективными материалы, как цементе целлюлозным волокном или со стекловолокном, на 30...40% дороже в производстве и уступают по свойствам асбестоцементу из-за намного более слабого сцепления волокна с цементной матрицей.

Учитывая уникальные свойства российского хризотил-асбеста, его колоссальные запасы и огромные созданные производственные мощности, необходимо совершенствовать изделия на его основе и расширять область их применения, особенно в свете новых задач по снижению энергозатрат в строительстве и возведению экологически чистого и дешевого жилья.

Сегодня в России в городах Белгороде (АО “Белгородасбестоце- мент”), Брянске, Воскресенске (АО “Русь”), Красноярске, в Ленинградской, Московской (АО “Мосасботермо- стекло”) и Тверской (НПО “Асбестоцемент”) областях, а также в ряде других регионов имеются крупные предприятия, производящие строительные изделия из асбоцемента. Их изготовляют в основном из цемента, асбеста и воды на различных автоматизированных технологических линиях. Недостатком технологии является большая продолжительность производственного цикла, которая составляет около двух недель. Кроме того, для набора прочности и повышения качества изделия рекомендуется использовать только через 28 сут после их изготовления и выдержки на теплом складе.

Значительное сокращение производственного цикла при выпуске (с 14 до 3 сут) достигается при использовании автоклавов. При этом дополнительно (более чем на треть) снижается расход цемента за счет замены его молотым кварцевым песком, улучшается качество изделий и стойкость их при работе в агрессивных средах, но добавляются энергозатраты на тепловую обработку.

Асбестоцементные изделия подразделяются на листы (АЦЛ), трубы (АЦТ), фасонные детали (АЦФ), панели и плиты (АЦП).

Волокнистые листы (шифер) имеют толщину 5...6 мм и используются для покрытий и стен. Листы плоские толщиной 8, 10, 12 мм предназначаются для стеновых панелей, плит покрытий и перегородок, а толщиной 4, 6 и 8 мм — для облицовки. Облицовочные листы для внутренней отделки выпускаются с декоративным покрытием. Кроме того, производятся доски подоконные толщиной 16 мм и электротехнические (АЦЭИД) толщиной до 40 мм, а также кровельные плитки (этернит) толщиной 4 мм.

Трубы и муфты применяют при строительстве напорных водопроводов с гидравлическим давлением 3... 15 атм; диаметр труб 10...50 см, длина 3, 4 и 6 м. Такие водопроводы относятся к категории наиболее гигиеничных, они надежны в эксплуатации, долговечны в грунте, обладают небольшим гидравлическим сопротивлением. Для наружной канализации, дренажных коллекторов, мелиоративных систем, телефонных каналов изготавливают безнапорные трубы длиной 3 и 4 м, диаметром 100...368 мм, с толщиной стенок 9... 17 мм. Разработаны также обсадные трубы со стыком на резьбовом соединении для крепления стенок буровых скважин при добыче подземных вод на глубине до 200 м.

Короба прямоугольного сечения, предназначенные для устройства систем вентиляции воздуха, изготовляют длиной 4 м, сечением от 150x200 до 200x300 мм, с толщиной стенок 9 мм.

Фасонные детали используются для устройства: коньков кровель; переходов для покрытий и оконных проемов; угловых обрамлений стен и торцевых покрытий; гребенок незатекае- мых и незадуваемых стыков и карниза; лотков деформационных швов покрытий и стен. Кроме того, выпускаются уголки, швеллеры и другие профили.

Конструкции панелей и плит подразделяются на неутепленные, утепленные и акустические. Имеется опыт изготовления цельноформованных изделий. Однако в основном делают сборные панели и плиты из листов, объединенных армоцементным профилем или деревянным брусом. Листы с асбоцементными швеллерами объединяют с помощью эпоксидного клея или алюминиевых заклепок, а к деревянному каркасу их прикручивают оцинкованными шурупами с потайной головкой. Плиты и панели на асбестоцементном каркасе рассчитывают, как единую конструкцию, с учетом податливости стыков, а на деревянном каркасе работу листов и балок учитывают отдельно, оставляя зазоры между шурупами и поверхностью многоэтажных отверстий в листах. В качестве эффективного утеплителя применяется несгораемый или трудносгораемый (обычно волокнистый) материал в виде полужестких или жестких плит.

Марка асбоцементных изделий характеризуется их прочностью при изгибе, которая даже для шифера низкого качества не допускается ниже 160 кгс/см2, а для досок АЦЭИД высшего качества достигает 500 кгс/см2. При этом объемная масса составляет соответственно 1600 и более 1800 кг/м3. Благодаря высокой прочности асбоцемента при изгибе, сжатии, растяжении, срезе конструкции из него можно не армировать, хотя при желании металлическая или стеклопластиковая арматура может быть приклеена эпоксидной смолой.

Недостатком асбоцементных изделий, применяемых в строительстве, является их низкая ударная вязкость (1,4...2,6 кге см/см2) из-за высокого содержания в смеси асбестовой пыли вместо дефицитных волокон. В то же время доски АЦЭИД имеют ударную вязкость при толщине 6... 12 мм не менее 4, а при толщине 15 мм и более — 6 кге см/см2, что выше, чем у стек- лофибробетона. Склеивание асбестоцементных листов АЦЛ с утеплителем или линолеумом, так же, как и оклейка их стеклотканью, устройство засыпки или стяжки под полы, заметно повышает их ударную вязкость.

Несмотря на очевидные достоинства, в недавнем прошлом (при затратной экономике) внедрение асбоцемента при строительстве зданий шло достаточно вяло из-за его низкой стоимости. В основном его применяли для холодных крыш жилых домов на селе, ограждающих конструкций транспортных галерей и складов, внутренней отделки промышленных и общественных зданий. Опытные стеновые панели-сэндвичи с утеплителем из поли- стирольных плит применяли еще в 1960-е годы для сельских производственных зданий. Обследование этих панелей после 12 лет эксплуатации в агрессивных условиях на птицефабрике показали их хорошее состояние.

В 1980-е годы были разработаны конструкции наружных стеновых панелей на комнату для гражданских зданий различных сборных, монолитных и кирпичных строительных систем. Для каркасных зданий более привлекательны наружные стены с разнообразной полосовой разрезкой, которые можно применять и для строительства коттеджей. Стены полистовой сборки на деревянном каркасе для индивидуальных зданий можно монтировать в построечных условиях. В последние годы из-за запрета на асбест его практически перестали применять для стен и отделки внутри жилых помещений, рекомендуя для заборов, хозблоков и беседок на садовых участках.

Применение листов АЦЭИД для поверхностей конструкций, подверженных удару, позволит их использовать и для несущих перекрытий зданий. В этом случае малоэтажные индивидуальные и сблокированные дома можно будет полностью решать из асбестоцементных изделий, дерева и утеплителя. Благодаря защите деревянного каркаса асбоцементными листами панели и плиты (при использовании негорючих минераловатных плит для утепления и звукоизоляции) можно отнести к группе несгораемых, с пределом огнестойкости 1 ч.

Другим эффективным направлением строительства зданий является использование асбоцементных изделий в качестве несъемной опалубки для монолитного железобетона и утеплителя. В этом решении древесина в колоннах и ригелях заменяется железобетоном, что позволяет возводить дома любой этажности без применения дорогой и трудоемкой опалубки.

В условиях рыночной экономики асбестоцементные конструкции должны получить свое второе рождение. Для этого есть все составляющие: большие запасы сырья, развитая производственная база, высокое качество, низкая стоимость.

Не хватает только объективной информации об этом материале.

Бетон и железобетон, 1998 №5