CC BY
22Испытанный песок из отсевов дробления отвечает требованиям ГОСТ 8736—93 «Песок для строительных работ. Технические условия». Его использование может снять острую проблему нехватки качественных природных песков. В местностях, где в основном распространены мелкие и тонкие пески, отсевы дробления с модулем крупности выше 2,5 необходимы для составления щебеночно -песчаных, гравийно-песчаных и щебеночно -гравийно-песчаных смесей по ГОСТ 25607—94, применяемых для устройства покрытий, оснований и дополнительных слоев оснований автомобильных дорог и оснований аэродромов, а также для укрепления обочин автомобильных дорог.
Таким образом, проведенные испытания позволяют говорить о возможности широкого применения щебня и отсевов дробления описываемых месторождений в строительстве в качестве заполнителей для тяжелых, в том числе дорожных и гидротехнических бетонов, и в различных видах строительных работ. Смеси фракций 25—60 мм могут быть использованы для устройства балластного слоя железнодорожного пути во всех климатических зонах, включая заполярные районы.
Ключевые слова: щебень, физико-механические свойства, месторождение, горная порода, отсевы дробления.
Список литературы
1. ГОСТ 8269.0—97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000. 100 с.
2. ГОСТ 7392—2002 Щебень из плотных горных пород для балластного слоя железнодорожного пути. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 2004. 7 с.
3. ГОСТ 8735—88 Песок для строительных работ. Методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1989. 32 с.
4. ГОСТ 8267—93* Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1995. 27 с.
5. ГОСТ 8736—93* Песок для строительных работ. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1995. 11 с.
6. ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация. М.: Изд-во стандартов, 1996. 30 с.
УДК 621.315.613.4
С.М. НЕЙМАН, канд. техн. наук, НО «Хризотиловая ассоциация»; К.Н. ПОПОВ, канд. техн. наук, А.Г. МЕЖОВ, инженер, Московский государственный строительный университет
Исследование свойств хризотилцементных кровельных листов различного срока эксплуатации
Современный рынок кровельных материалов очень широк. Выбор того или иного кровельного материала требует комплексного подхода. Необходимо учитывать множество факторов: конструктивные и эстетические требования к покрытию, климатические условия его эксплуатации, и не в последнюю очередь финансовые возможности застройщика.
По соотношению цены и качества среди промыш-ленно изготавливаемых изделий для скатных кровель одно из ведущих мест занимают хризотилцементные листы - изделия с более чем вековой историей, используемые практически во всем мире. Простые в изготовле-
нии и при монтаже кровли, легкие (14 кг/м2 по сравнению с керамической черепицей — до 70 кг/м2), при этом недорогие и долговечные.
Наиболее широко производство хризотилцемента во всем мире развивалось в 50-70-е гг. ХХ в. в связи с необходимостью восстановлении жилого фонда и инфраструктуры городов стран — участниц Второй мировой войны. Большое количество предприятий появилось в СССР. К концу 1990-х гг. в стране работало 58 заводов. В настоящее время возраст кровель на некоторых зданиях, построенных в тот период, превышает 60 лет. Известны примеры значительно более длительного сро-
Рис. 1. Микрофотографии хризотилцемента в возрасте около 6 месяцев
Рис. 2. Микрофотографии хризотилцемента в возрасте 60 лет
ка успешной эксплуатации хризотилцементных кровель. На западе России и на Украине до настоящего времени имеются крыши, выполненные из тонкой плоской черепицы толщиной 4 мм, изготовленной на первом в России шиферном заводе в п. Фокино Брянской области, запущенном в 1908 г. [1]. Точный срок изготовления плиток не известен, но производство плоских кровельных плиток было прекращено в конце 20-х гг. ХХ в., когда наладили выпуск волнистых листов. Следовательно, хризотилцементная «черепица» на этих домах имеет возраст более 80 лет. Дома под этими плитками перестраивали по 2—3 раза, а плитки возвращали на крышу.
Сведений о физико-механических характеристиках плиток и листов после столь длительной эксплуатации в литературе не найдено. Нормативными документами их величина регламентируется только для продукции в возрасте 7—28 сут и во время приема партии изделий заказчиком. В то же время исследования изменений характеристик кровельных хризотилцементных листов в процессе длительной эксплуатации представляют большой интерес. Сторонники антиасбестовой компании, начавшейся около 30 лет назад, говорят о загрязнении атмосферы волокнами, которые, по их утверждению, выделяются с поверхности хризотилцементных листов в процессе эксплуатации. В западной литературе есть даже расчетные данные о скорости выхода волокон из листовых изделий. При указанных скоростях выхода волокон хризотилцементные листы должны
были бы буквально раствориться в воздухе в течение 50 лет после установки на крыше. Однако экспериментальных данных об изменении толщины листов и других физико-механических свойств материала не обнаружено.
Хризотилцементные кровельные листы находятся на крышах десятки лет во многих регионах России и других стран в разных климатических зонах и сохраняют свои главные свойства: не пропускают воду, выдерживают снеговые нагрузки, защищают от УФ-излучения. Реальные длительные сроки эксплуатации хризотилце-ментных изделий свидетельствуют о фактическом сохранении ими своих физико-механических характеристик весь срок эксплуатации. Причем эксплуатационный ресурс хризотилцемента не исчерпывается после снятия листов с кровель или после прохождения по ним магистральной трещины.
Для получения информации о степени сохранности свойств кровельных хризотилцементных листов, в том числе их толщины в процессе длительной эксплуатации, в настоящей работе испытаны листы ВО, изготовленные на Воскресенском комбинате «Красный строитель». Листы ВО не выпускаются промышленностью уже более 30 лет; размер листов 1200x686 мм, толщина в соответствии с ГОСТ 378—76 «Листы асбестоцементные волнистые обыкновенного профиля и детали к ним» не менее 5,5 мм. Эксплуатировались изделия на крышах частных домов в п. Шиферный Московской области. Возраст листов — 30, 40 и 60 лет был определен субъективно на
Результаты физико-механических испытаний листов ВО в сравнении с нормативными требованиями по ГОСТ 378-76
№ листа Срок службы, годы, не менее Параметры образцов
Толщина, мм Яизг, МПа Толщина, мм Яуд, кДж/м2 у, г/см3
Показатели по ГОСТ 378-76 5,5 16 5,5 1,5 1,6
1 30 5,9 17,6 5,5 1,6 1,76
6,1 1,6 1,72
2 40 5,9 16,1 5,8 1,6 1,75
6,2 1,7 1,72
3 40 6 16,3 5,8 1,9 1,54
6,2 2 1,55
4 40 5,7 21,4 5,7 1,8 1,7
5,7 2,1 1,69
5 60 5,7 15,9 5,4 1,8 1,74
5,2 2 1,71
6 60 5,9 19,3 6 1,8 1,71
5,7 1,8 1,72
Ы ®
май 2011
87
основании данных владельцев строений. Некоторые листы к моменту отбора образцов после снятия с крыш владельцами хранились во дворах. Поверхность листов была загрязнена пылью, на части из них присутствовала поросль мха. Для испытаний брали листы без видимых повреждений поверхности.
В связи с малым количеством отобранных листов статистически достоверные испытания провести не удалось. Для предварительных испытаний из каждого листа выпилили по одному образцу для определения предела прочности при изгибе, по два — для определения ударной вязкости и плотности.
Физико-механические испытания отобранных листов выполнены в соответствии с действующим ГОСТ 8747—88 «Изделия асбестоцементные листовые. Методы испытаний» в августе 2010 г. в заводской лаборатории ОАО Комбинат «Красный строитель».
Учитывая незначительное количество испытанных образцов, для большей достоверности выводов в таблице приведены не средние показатели, а все частные результаты испытаний: для прочности при изгибе — 6 образцов, для остальных показателей — 12. В верхней строке таблицы для сравнения приведены нормативные показатели продукции по ГОСТ 378—76.
Приведенные данные показывают, что и толщина листов, и их физико-механические характеристики практически для всех испытанных образцов находятся в пределах требований нормативов. Лишь у двух образцов из 18 толщина на 2—5% ниже нормы, у двух образцов из 12 плотность на 3—4% ниже. На основании этого можно сделать вывод, что физико-механические свойства хри-зотилцементных листов ВО в период всей эксплуатации в течение 30—60 лет в климатических условиях Московской области соответствуют требованиям действующего ГОСТа, то есть не отличаются от начальных параметров. При этом важно отметить сложный экологический режим эксплуатации листов в Воскресенском районе Московской области: при большом числе температурно-влажностных перепадов, характерных для региона, на листы действовали также загрязнения от работы самого мощного в России химического комбината.
Поскольку принятые нормативные требования по пределу прочности при изгибе, плотности и ударной вязкости к волнистым листам СВ-40, выпускаемым в настоящее время по ГОСТ 30340—95 «Листы асбестоцементные волнистые. Технические условия», совпадают с требованиями ГОСТ 378—76 к листам ВО, нет оснований предполагать другую тенденцию поведения современных изделий при их эксплуатации.
Таким образом, проведенные испытания образцов хризотилцементных листов со сроком эксплуатации в натурных условиях до 60 лет не выявили отклонений от нормативных требований, что вновь подтвердило репутацию хризотилцементных кровельных листов как долговечного материала. Высокие физико-механические свойства хризотилцемента обусловливаются как уникальными свойствами природного волокнистого минерала хризотила, так и уникальной послойной фильтр-прессовой технологией с армированием тонких пленок хризотиловыми волокнами [2, 3], в результате которой образуется многослойная композиция из портландцемента и хризотиловых волокон.
Выявленная в работе неизменность толщины хризо-тилцементных листов в процессе их эксплуатации позволяет надежно опровергать утверждения о возможности выхода из них волокон хризотила, так как для освобождения волокон из цементной матрицы должен разрушаться последовательно один поверхностный слой за другим, что только и может привести к уменьшению толщины изделий.
Результаты дополнительных микроскопических исследований образцов хризотилцемента из листов разного возраста (6 месяцев — листы СВ-40, 60 лет — листы ВО), в том числе характера размещения в них хризоти-ловых пучков и волокон, также показали неизменность материала листов при эксплуатации их в атмосфере.
Свежий скол образцов исследовали с помощью растрового электронного микроскопа JSM-U3 фирмы JEOL (Япония) и рентгеновского спектрометра с энергетической дисперсией фирмы GETAC (Германия). Работа проводилась в Институте физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН. Образцы крепили на графитовой подложке с помощью двустороннего электропроводящего скотча. Для придания объекту электропроводимости на него наносили слой углерода толщиной в несколько нанометров методом вакуумного термического напыления. Просмотр объектов вели при ускоряющем напряжении 25КУ и токе электронного пучка ~ 10-9А.
Из приведенных снимков (рис. 1, 2) видно, что структура поверхности хризотилцементных образцов из листов, существенно различающихся сроками эксплуатации, близка по очертанию зерен цементной матрицы, но отмечено различие степени ее плотности: в образцах 6-месячного возраста структура более рыхлая, чем в образцах 60-летнего возраста, с большими нарушениями сплошности в виде длинных и широких щелей. Этим наглядно показано, что степень закрепления хризотиловых волокон в цементной матрице с возрастом хризотилце-ментных изделий растет за счет уменьшения пористости материала, повышения сил обжатия волокон матрицей и, очевидно, за счет более активного взаимодействия продолжающего твердеть портландцемента с волокнами хризотила. В расположении пучков хризотила и отдельных волокон в матрицах затвердевшего портландцемента не наблюдается различий для образцов разного возраста. На всех снимках отмечаются нераспушенные пучки хризотила и волокна, видимые как отдельные. Концы некоторых пучков остались при сколе образцов в матрице (рис. 1, а, 2, а), другие — «торчат» из матрицы (рис. 1, б, в ; 2, б, в сделаны при разном увеличении). Отсутствие различий в расположении и закреплении волокон, на наш взгляд, также убедительно свидетельствует об удержании волокон хризотила в цементной матрице в течение всего периода службы изделий.
Таким образом, полученные в работе данные физико-механических испытаний хризотилцементных листов с существенно различающимся сроком службы и микроскопических исследований их поверхности показывают неизменность свойств хризотилцемента в течение длительного (до 60 лет) срока эксплуатации. Полученные данные также опровергают имеющиеся в публикациях заявления о том, что у хризотилцементных изделий в процессе эксплуатации уменьшается толщина и из них выделяются в атмосферу хризотиловые волокна. Все это подтверждает неоспоримые преимущества хризотилцементных кровельных изделий с экологической, эксплуатационной и экономической точек зрения по сравнению со многими кровельными материалами и изделиями.
Список литературы
1. Комаров Ю.Т. 100-летний юбилей Брянского асбестоцементного завода // Строит. материалы. 2008. № 9. С. 34—35.
2. Соколов П.Н, Технология асбестоцементных изделии. М., 1960 г.
3. Берней И.И. Теория формования асбестоцементных листов и труб. М.: Стройиздат, 1988.
