Асбестоцементные изделия могут быть также изготовлены на основе песчанистого цемента, который обязательно требует автоклавной обработки. Песчанистый цемент получают совместным помолом портландцементного клинкера, песка и гипса. Содержание песка в цементе 38-45%. Клинкер должен содержать более 50% C3Sw менее 8% А1203; в песке содержание Si02 должно быть не менее 87%. Удельная поверхность песчанистого цемента 3200— 3600 см2Д. Изделия на основе песчанистого цемента более устойчивы к действию минерализованных вод, но имеют несколько пониженные прочность и морозостойкость.
Вода для производства асбестоцементных изделий не должна содержать глинистых примесей и органических веществ. Первые, осаждаясь на поверхности асбестовых волокон, уменьшают их сцепление с цементным камнем и затрудняют фильтрацию асбе-стоцементной суспензии, а вторые — замедляют гидратацию вяжущего.
Производство асбестоцементных изделий связано с расходом большого количества воды. В целях ее экономии технологическую воду, содержащую значительное количество ионов кальция и сульфатов, очищают в рекуператорах и возвращают в производственный процесс, что позволяет сохранить в суспензии гипс и предотвратить преждевременную потерю эластичности сформованного асбестоцемента. Применяют технологическую воду, подогретую до температуры 30—40°С, чтобы снизить вязкость асбестоцементной суспензии и за счет этого повысить производительность формовочных машин.
Приготовление асбестоцементных масс. В зависимости от влажности используемых асбестоцементных смесей различают три способа формования изделий: мокрый — из асбестоцементных суспензий малой концентрации (до 20%); полусухой — из концентрированных паст (влажность 50—60%) и сухой из сухих смесей с небольшим увлажнением перед окончательным уплотнением. Наибольшее распространение получил мокрый способ.
Производство асбестоцементных изделий разными способами отличается в основном способами распушки асбеста и формования масс. Другие технологические переделы принципиальных особенностей не имеют. Типовая технологическая схема включает: 1) складирование и хранение материалов; 2)составление смески из асбеста нескольких сортов и марок; 3) распушку асбеста по мокрому или сухому способу; 4) приготовление асбестоцементной смеси путем тщательного смешения асбеста и цемента с добавлением необходимого количества воды; 5) формование изделий из суспензии или массы; 6) предварительное твердение сформованных изделий, придающее им прочность, необходимую для транспортировки, но допускающую их механическую обработку; 7) механическую обработку полуотвердевших изделий, окраску и обработку лицевой поверхности;
окончательное твердение изделий и складирование. Особенности разных способов производства асбестоцемента отражаются только на 3—5 этапах.
Асбест поставляют в бумажных мешках или навалом в железнодорожных вагонах и хранят в закрытом помещении на деревянных поддонах в отдельных отсеках для разных сортов и марок. Для каждого вида изделий устанавливают свой состав смески асбеста, нормируемый технологическими картами.
Распушка асбеста — важнейшая операция, определяющая качество продукции. В результате распушки адсорбирующая поверхность волокон асбеста резко увеличивается. При мокром и сухом способе асбест распушивают в две стадии. На первой происходит обминание пучков асбеста, ослабление связей между волокнами, на второй — разделение пучков на тончайшие волокна. На первой стадии асбест подвергают сильному сжатию, совмещенному с изгибом, например на бегунах или валковых машинах; вторую стадию осуществляют в вихревых турбулентных потоках жидкости (в голлен-дерах, гидропушителях) или воздуха (в дезинтеграторах).
Голлендер служит и для приготовления асбестоцементной суспензии. Ванну голлендера сначала заполняют осветленной рекуперативной водой примерно на 50% объема ванны. Затем подают порцию частично распушенного асбеста. При вращении барабана смесь перемешивают в течение 10 мин, степень распушки волокна достигает 90—95%. Затем, не останавливая голлендера, в него засыпают цемент и продолжают перемешивание около 4 мин. За это время почти весь цемент адсорбируется на волокнах асбеста. Дозировка составляющих асбестоцементной смеси колеблется в пределах (%—масс): асбеста — 10—18, цемента 82—90. Количество воды в суспензии при производстве асбестоцементных труб составляет 90-94%, а листовых материалов - 94—96%.
На новых заводах распушка асбеста и смешение асбестовой суспензии с цементом осуществляется в специальных аппаратах — гидропушителях (рис.4.6) и турбосмесителях. По центру корпуса гидропушителя установлен вертикальный вал с пропеллером, приводимый в движение электродвигателем. К нижней части гидропушителя присоединена насосная установка с трехходовым краном, работающим в двух положениях, соответствующих: I — режиму распушки; II — режиму подачи суспензии в гидросмеситель. В режиме I суспензия поступает в гидропушитель по трубопроводу, заканчивающемуся насадкой, которая увеличивает скорость движения суспензии, и направляет ее на пластину с насечками, установленную перпендикулярно потоку. Гидропушитель работает автоматически в режиме, задаваемом циклограммой. Сначала в корпус подается порция осветленной воды, а затем предварительно распушенный на бегунах асбест. Насосная установка обеспечивает циркуляцию асбестовой суспензии через насадку и узел распушки. Одновременно создается турбулентная циркуляция суспензии и в баке за счет работы пропеллера. Продолжительность обработки одной порции асбеста 10-12 мин. По окончании распушки трехходовой кран автоматически переводится в положение II и суспензия перекачивается в турбосмеситель. Преимущество гидропушителя перед голлендером в том, что он легко автоматизируется и его обслуживание не требует применения ручного труда.
Турбосмеситель отличается от гидропушителя отсутствием узла распушки. Он обеспечивает тщательное перемешивание приготовленной в гидропушителе асбестовой суспензии, затем включается пропеллер и начинается загрузка цемента. Перемешивание массы продолжается 1 мин по окончании подачи цемента. Затем перекрывается клапан и асбестоцементная суспензия перекачивается насосом в ковшовый смеситель.
Формование — комплекс технологических операций, с помощью которых из асбестоцементной смеси получают полуфабрикат ас-бестоцементных изделий.
При мокром способе формование заключается в обезвоживании суспензии с последующим уплотнением и приданием формы листа или трубы. Изделия формуют из тонких первичных слоев, отфильтровываемых из асбестоцементной суспензии с использованием сетчатых цилиндров под воздействием гидростатического давления.
Листоформовочная машина состоит из трех ванн, в каждую из которых помещены полые каркасные барабаны (сетчатые цилиндры), обтянутые металлической сеткой (рис. 4.7). В нижней части каждой ванны расположены смесители, поддерживающие суспензию во взвешенном состоянии. В ванну поступает асбестоцементная суспензия с таким расчетом, чтобы сетчатый цилиндр был погружен в нее на 0,7 своего диаметра. Из внутренней полости цилиндра устроен отвод воды так, чтобы уровень ее был несколько ниже оси цилиндра. Вследствие разности уровней суспензия стремится проникнуть во внутреннюю полость цилиндра. При этом волокна асбеста с адсорбированными на их поверхности зернами цемента задерживаются сеткой и осаждаются на ее поверхности, образуя так называемый первичный слой толщиной 1,2— 1,8 мм. Он имеет высокую влажность (до 83%) и пористость (до 93%) при незначительной прочности. Из таких слоев сформовать изделие можно только после их уплотнения и обезвоживания. Поэтому первичный слой массы снимается с поверхности сетчатого цилиндра сукном, прижимаемым к цилиндру отжимным валом. Одновременно происходит уплотнение первичных слоев и снижение их влажности до 48—50%.
Процессы фильтрации, оседания массы и снятия ее с поверхности сетчатого цилиндра повторяются и в других двух ваннах. Затем сукно огибает поддерживающие валки и слой асбестоцементной массы оказывается на поверхности сукна сверху. Перемещаясь далее, сукно проходит над вакуумной коробкой, где из массы отсасывается некоторая часть содержащейся в ней воды (5—6%). Окончательное уплотнение и обезвоживание слоя асбестоцемента, лежащего на сукне, осуществляется форматным барабаном и прессовыми валами. Давление прессовых валов увеличивается от 100—200 Н/см на первом (по ходу сукна) до 400—600 Н/см на втором валу. В результате влажность формуемого слоя снижается до 23—24%. Поскольку сцепление асбестоцементного слоя с поверхностью форматного барабана больше, чем с сукном, масса налипает на поверхность форматного барабана и при вращении его постепенно наслаивается до достижения заданной толщины листа. Затем автоматически включается срезчик, слой массы разрезается по образующей и снимается с форматного барабана на конвейер. Сукно промывается водой и снова поступает на сетчатые цилиндры для формования. Снятый слой массы разрезают на листы установленного размера, которые подают на дальнейшую обработку. В отдельных случаях с целью изменения формы листов или повышения прочности их подвергают волнировке или прессованию.
Формование труб производят на трубоформовочньгх машинах, принцип работы которых аналогичен листоформовочным. Отличие состоит в том, что цилиндр, навитый из асбестоцементной массы, не разрезается на листы, а остается в виде трубы. У трубоформовочньгх машин значительно больше длина сетчатых цилиндров, а их число обычно ограничивается 1—2. Форматный барабан в трубоформовочньгх машинах заменяют форматной скалкой. Уплотнение наслоенной на форматную скалку массы производится прессующими валиками через второе верхнее сукно. При вращении сетчатого барабана волокна асбеста с адсорбированными на них зернами цемента располагаются тонким слоем на сетке цилиндра. При этом в связи с вращательным движением барабана большая часть волокон асбеста располагается по длине на окружности барабана. Такое их расположение сохраняется и в стенках навиваемой трубы. Когда трубы при эксплуатации подвергаются внутреннему давлению, прочные волокна асбеста работают именно в этом направлении. Стенка асбестоцементной трубы может быть навита любой толщины. Для безнапорных труб толщина стенки в уплотненном состоянии составляет 6—10 мм, а для напорных — 10—30 мм. Затем машину останавливают, с торца скалки между ее поверхностью и слоем асбестоцемента вводят и извлекают заостренный стержень. В образующуюся щель попадает воздух. После пуска машины на малой скорости он перемещается между скалкой и навитым слоем. При этом нарушается сцепление между ними. Эта операция, называемая развальцовкой, необходима для съема трубы со скалки. По окончании развальцовки форматную скалку с трубой снимают и устанавливают новую.
Наряду с машинами, работа которых основана на фильтрации асбестоцементной суспензии с помощью вращающихся сетчатых цилиндров, в России и за рубежом разрабатывают новые типы автоматизированных листоформовочных машин для полусухих и сухих масс. К ним относятся плоскосетчатые машины, фильтрующие массу через движущуюся плоскую сетку, и листопрокатные машины для сухих асбестоцементных смесей.
В полусухой технологии асбестоцементные изделия формуют раскаткой высококонцентрированной асбестоцементной суспензии на движущемся полотне, прилегающем к профильному основанию. По этому принципу на базе плоскосетчатой листоформо-вочной машины разработана технологическая линия автоматизированного производства крупноразмерных асбестоцементных листов полусухим способом, состоящая из двух участков — заготовительного, в котором готовится асбестоцементная масса, и лис-тоформовочного, в котором осуществляется формование изделий.
В заготовительном отделении асбестовую шихту дозируют и подают в смеситель-увлажнитель для увлажнения до 33% и перемешивания. Полученная масса поступает в валковую машину для обминания асбеста вращающимися гладкими валками, в затем в голлендер непрерывного действия, куда вводят необходимое количество воды. Полученную асбестовую суспензию смешивают с цементом и подают в ковшевый питатель, который питает плоскосетчатую листоформовочную машину. Эта машина предназначена для непрерывного формования асбестоцементной ленты и состоит из перфорированного пластинчатого конвейера, на который одета латунная сетка ( рис.4.8 ). Верхние ветви конвейера и сетка проходят над рядом регистровых валков и вакуум-коробок, в которых поддерживается разряжение от 13 до 40 кПа, возрастающее по ходу движения сетки.
На сетке машины осуществляются обезвоживание суспензии, уплотнение и дополнительное обезвоживание асбестоцементного листа. Отформованная лента уплотняется на прессе, а затем поступает на раскрой, где разрезается на листы заданных размеров, которые подвергают волнировке. При такой технологии степень автоматизации достигает 98%.