Хризотил — находка для современного строительства

Окончание. Начало в СиН №35 от 23.09.2008

Владимир БАБИЧ, главный конструктор ОАО «НИИтракторосельхозмаш», г. Челябинск:

— Под девизом «Наше дело — труба» я работаю 6 лет. В Свердловской области асбестоцементные трубы испытываются с 1937 года, то есть имеется богатейший опыт, отработанные технологии. В советские годы такие трубы были достаточно строго фондируемым материалом и шли в основном на цели мелиорации. Именно поэтому в то время не создавались нормативные документы, которые бы позволяли применять их в промышленном и гражданском строительстве. Когда СССР разделился, проблемы мелиорации остались в Средней Азии, а предприятия, производящие асбестоцементные трубы, в России. Уменьшился выпуск труб, возникли социальные вопросы: как зарабатывать, как жить. В связи с этим были созданы необходимые нормативные документы — в частности, гигиенические нормативы «Перечень асбестоцементных материалов и конструкций, разрешенных к применению в строительстве», утвержденные главным государственным санитарным врачом России 28 декабря 2000 г. СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» утвердил возможность применения неметаллических труб. В нем записано, что трубы неметаллические, т.е. пластиковые, пластмассовые, полимерные и асбестоцементные, могут применяться при температуре теплоносителя не выше 115(С и его напоре не больше чем 1,6 МПа. В 2004 году был разработан Свод правил «Проектирование и монтаж подземных трубопроводов теплоснабжения и горячего водоснабжения из асбестоцементных труб» (СП-41-106-2004), который определил условия проектирования и строительства теплопроводов в подземном исполнении из асбестоцементных напорных труб. Но опыт оказался неудачным, т.к. в этом документе были очень жесткие ограничения, которые свели на нет все возможные достижения. Поэтому он оказался в большей мере вредным, чем полезным. СП-41-106-2004 был заменен на СП-41-106-2006 «Проектирование и монтаж подземных трубопроводов для систем горячего водоснабжения и теплоснабжения из напорных асбестоцементных труб и муфт». В нем написано, что асбестоцементные трубы можно применять для теплоснабжения объектов 2-й категории надежности по СНиП «Тепловые сети». Это объекты, в которых на некоторое время можно снижать температуру, сюда попадает все жилье. 1-я категория — те объекты, где снижать нельзя и системы отопления дублируются: родильные дома, детские больницы, инкубаторы, биологические производства и т.д. К третьей категории относятся сельские ремонтные мастерские и т.д. Поле жилищного строительства велико, и надо этому радоваться.

Чем хороши асбестоцементные трубы? В городе Сухой Лог несколько лет назад реконструировали водопровод. Когда его раскопали, там оказались такие трубы. Подняли исполнительную документацию — трубопровод прокладывали в 1946-1947 годах. Если бы его не трогали, он бы еще 60 лет пролежал. Если не больше. Однажды наша организация попала на строительную выставку в Челябинске. И нас удивили отличные свойства асбестоцементных труб и их невысокая цена. Асбестоцемент, или хризотилцемент, имеет теплопроводность в 140 раз ниже, чем сталь. При толщине стенки трубы около 20 мм из-за того, что стенка сама по себе является утеплителем, можно применять упрощенную теплоизоляцию. Относительно недавно мы делали тепловой расчет для бесканального трубопровода проходным сечением 100 и 150 мм. Я рассчитывал засыпную теплоизоляцию — шлакопемзовый щебень плотностью 600 кг/м3. Если в траншею подсыпать слой 150 мм, положить трубы и накрыть их 150 мм, то тепловые потери укладываются в нормы. В случае, например, стальных труб толщина пенополиуретановой теплоизоляции порядка 60 мм. Для асбестоцемента ее толщина 14 мм. У асбестоцемента коэффициент температурного расширения в 11 раз меньше, чем у стали. Это позволяет в асбестоцементных трубопроводах не применять температурные компенсаторы. Вместо них в ходу упругие резиновые уплотнители в каждой муфте. Они компенсируют погрешности укладки трубопровода и небольшие просадки грунта. При этом в каждом муфтовом соединении допускается продольно-осевая деформация до 3 градусов. Асбестоцемент не корродирует, а значит, от коррозии не разрушается. Если трубопровод разделен резиновыми прокладками на 5-метровые секции (длина хризотилцементных труб 3,95 и 5 м) и сам по себе неэлектропроводен, то электрохимической коррозии он не боится. Это значит, что асбестоцементные трубопроводы можно смело прокладывать вдоль трамвайных путей, на железнодорожных станциях (на каждой станции есть обязательно тепловая сеть, со своей котельной). Все магистрали здесь вытянуты вдоль железнодорожных путей, и стальные трубы в такой ситуации через 2-3 года меняют, т.к. их пожирают блуждающие токи. Асбестоцементные трубопроводы не нуждаются ни в гидроизоляции, ни в катодной защите. Закопал — и забыл.

Трубопровод из хризотилцементных труб

Асбестоцементные трубы для теплопроводов должны выдерживать давление вплоть до 1,6 МПа. Когда эти трубы испытываются заводом-изготовителем, они должны выдержать внутреннее давление не менее 5,8 МПа, а трубы проходным сечением 150 и 200 мм — не менее 6,0 МПа. Что касается способности выдерживать гидравлический удар, не забудем такое: через каждые 5 м у нас стоят упругие резиновые уплотнители. Кроме того, когда трубопровод заполнен, в зоне между двумя уплотнителями всегда остается немного воздуха. Если пошел гидроудар, он далеко не уходит и гаснет. Кроме того, в месте стыка труб есть технологический зазор, который также гасит гидроудар. Еще одно положительное свойство асбестоцементных труб — высокая прочность. Такие трубы при изготовлении наматываются на скалку. Если трубу разрезать, видны, как годовые кольца, слои. Армирующие волокна асбеста, как правило, вытягиваются по окружности. Любая цилиндрическая оболочка при внутреннем давлении испытывает напряжение разрушения по образующей всегда в 2 раза больше, нежели по оси. Вот почему все сосиски лопаются вдоль, а не поперек.

Есть у асбестоцементных трубопроводов и некоторые недостатки. Т.к. они собраны на муфтах, при подаче давления труба норовит вылезти из муфты, как поршень из гидродомкрата. Поэтому в конце каждого прямолинейного участка асбестоцементного трубопровода обязательно должна стоять неподвижная опора. А такая опора денег стоит. Если трубопровод прямолинейный длиной, например, 2-3 км, на нем будет только три неподвижных опоры. Но если есть какие-то зигзаги, дворовые разводки, можно ничего не выиграть. В трубе Dy=100 мм при опрессовке давлением 10 атм возникает осевое усилие 2 т. Максимальный диаметр асбестоцементных труб 500 мм. Если 500-миллиметровую трубу нагружать тем же давлением 10 атм, усилие составит 50 т. Прикинем, какая будет неподвижная опора. Именно поэтому в теплотрассах экономически оправданно применять трубы диаметром 100, 150, 200 мм, в каких-то случаях — 300 мм. Дальше идти нет смысла, т.к. на трассе будет переизбыток дорогих неподвижных опор. Расчетный срок службы теплотрасс из асбестоцементных труб — 25 лет. И марка резины позволяет уплотнителям работать все 25 лет при температуре 115(С, причем температуру можно ежегодно повышать на 2 часа до 150(С при проведении температурных испытаний. Соединительные муфты тоже из асбестоцементной трубы. Канавки под резиновые уплотнители фрезеруются. И трубы, и муфты изготавливаются на одном и том же заводе. Как правило, на заводе производятся и резинотехнические изделия. Года три в России действует Федеральный закон «О техническом регулировании», который обязывает соблюдать нормы только в той части, от которой зависит жизнь и здоровье людей, животных и растений. Именно поэтому многие асбестоцементные заводы в России перешли на технические условия. Ряд заводов делает муфты с четырьмя канавками, ряд — с двумя. Считаю, что последовательное расположение двух уплотнителей не дает ничего, кроме удорожания. Есть смысл делать муфты с одним кольцом по каждому концу.

Стык хризотилцементных труб

По российским ценам самая маленькая тепловая камера стоит порядка 100 тыс. российских рублей. Чтобы уйти от таких затрат, мы делаем коллекторы-«кубики», в которых бетоном залиты все фасонные детали, заканчивающиеся на торцевых поверхностях коллекторов хризотилцементными муфтами. Это специальные узлы, выполняющие функции неподвижной опоры и гидро-/теплоизоляции. В этом случае тепловая камера не требуется. Разработана соответствующая нормаль. При этом наибольший экономический эффект и наилучшее качество достигаются при использовании технологии «трубокомплект», когда в заводских условиях изготавливаются коллекторы, и на трубы наносится теплоизоляция. Эффективнее всего применять хризотилцементные трубы в пенополимерминеральной теплоизоляции при бесканальной прокладке. Наша первая стройка — рынок стройматериалов в Челябинске, 2003 год. Сметная стоимость стальной теплотрассы Dy=100 мм в лотковом исполнении в канале с минераловатной теплоизоляцией была 1,05 млн рублей. Мы предложили построить за 600 тыс. рублей. А построили дешевле. И эта теплотрасса исправно работает. Назову еще теплотрассу поселка автоматно-механического завода на западной окраине Челябинска. Там мы заменили стальные трубы на асбестоцементные — в связи с высоким уровнем грунтовых вод и крайне низким качеством теплотрассы. После реконструкции прошло три года. В первую же зиму мне позвонил начальник котельной. Слушай, говорит, в прошлые годы снег выпадает, и видно, где теплотрасса. А теперь — снег лежит, тепло не утекает.

Сергей КАШАНСКИЙ, руководитель лаборатории отраслевой гигиены труда ФГУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, г. Екатеринбург:

— Существует два вида асбеста: амфиболовый и хризотиловый. Амфиболовый — это кислотоустойчивый вид. Он пагубно влияет на здоровье рабочих, т.к. не растворяется в биологических тканях человека. Амфиболовые асбесты более 25 лет запрещены во всем мире, в т.ч. в России. Хризотиловый асбест имеет другую химическую структуру, легко выводится из легких в течение 7-14 дней. Поэтому не способен вызывать тяжелые заболевания при контролируемом использовании. В России для гражданских целей разрабатываются только хризотиловые месторождения. Есть такое понятие, как биоконсистенция волокон, то есть период их полувыведения из организма. Для амфиболовых асбестов это 1,5 года, для целлюлозы (из дерева) — 3 года, для керамических волокон — 2 месяца. Международные организации подтвердили запрет амфиболовой группы асбестов и определили для хризотилового асбеста порядок контролируемого использования. Поскольку 80% добываемого в мире асбеста используется для производства асбестоцементных материалов, и теоретически из них может что-то выделяться, были выполнены их исследования на воздействие следующих факторов: природно-климатических (мороз, жара, ветер, оттепель, снег), антропогенных, т.е. выделения веществ в результате производственной деятельности и при сгорании топлива, а также технологической утилизации после исчерпания срока эксплуатации изделий.

Современная шиферная кровля

Несколькими институтами России на протяжении ряда лет проводились комплексные исследования, которые включали замеры уровня запыленности воздуха при различных операциях с асбестоцементными материалами в различных климатических зонах и, в частности, при строительстве и ремонте шиферных кровель в Екатеринбурге. Для изучения процесса эмиссии, т.е. выделений в атмосферный воздух из асбестоцементных изделий, в качестве объектов были выбраны два города: Первоуральск и Екатеринбург. Почему? Город Первоуральск расположен в зоне влияния выбросов Среднеуральского медеплавильного комбината. Ввиду этого в городском воздухе содержится большое количество кислых газов, которые при взаимодействии с атмосферной влагой образуют кислоту, из-за чего часто идут кислотные дожди. В Екатеринбурге же основной источник загрязнения атмосферного воздуха — автотранспорт (70% общего объема загрязнений). В Первоуральске подобная доля лишь 30%. Для оценки автотранспортного загрязнения атмосферы исследования проводились также в пригородах этих городов. Отбор проб осуществлялся по стандартной методике на расстоянии 0,5 м от шиферной кровли и в 50 м от зданий с этой кровлей на высоте 1,5 м, т.е. в зоне дыхания человека. Для изучения загрязнений внутри помещений были подобраны здания различных периодов постройки (дворцы культуры и спорта, поликлиника, клиника, учебное заведение, общежитие, административное здание), построенные в 30-е, 50-70-е и 80-90-е годы XX века.

В России и Беларуси есть такое понятие, как предельно допустимая концентрация (ПДК). Она составляет 6 мг/м3 для асбеста неокрашенного и цветного в воздухе рабочей зоны. В ходе проведенных исследований было установлено, что почти все концентрации, в т.ч. при снятии нового шифера, были ниже нормируемых ПДК. Единственная концентрация, которая превышала нормируемые величины, была зафиксирована при погрузке сброшенного с высоты 5-этажного дома старого шифера. При этом мы проводили также дополнительные замеры ПДК, которые применяются в большинстве западных стран. В России подобная нормируемая величина для атмосферного воздуха — 0,06 волокна в миллилитре. В этом случае тоже почти все замеренные концентрации оказались ниже предельно допустимых. Только при погрузке старого шифера было отмечено превышение. При воздействии антропогенных факторов из асбестоцементных изделий в атмосферный воздух выделяются волокнистые частицы, покрытые слоем гидратированного цемента. После пребывания в цементной матрице волокна асбеста приобретают принципиально новые свойства. Замеренные концентрации в Екатеринбурге, Первоуральске и их пригородах (над кровлей и в зоне дыхания) оказались на порядок, а местами — и в 100 раз ниже ПДК. По результатам исследований был сделан следующий основной вывод: хризотилцементные материалы и изделия экологически безопасны.

Дмитрий ЖУКОВ, фото автора и Хризотиловой ассоциации