|
Введение в состав цементной
суспензии тонковолокнистого асбеста (12^20 %), обладающего очень большой
адсорбционной способностью, резко повышает прочность асбестоцемента на
растяжение и изгиб. Высокая прочность связи асбестовых волокон с цементным
камнем обеспечивает их совместную работу при эксплуатационных нагрузках.
Тонкодисперсные волокна асбеста, подобно стальной арматуре в железобетоне,
препятствуют возникновению и раскрытию трещин в изделиях.
В процессе эксплуатации кровельные асбестоцементные
изделия испытывают значительные снеговые и ветровые нагрузки, а также
сосредоточенные нагрузки от тяжести людей. Кроме того, кровельные изделия, а
также изделия для наружных стен подвергаются попеременному воздействию
климатических условий. Асбестоцементные трубы воспринимают значительные
растягивающие напряжения от протекающих по ним воды и газа, а также могут
подвергаться воздействию агрессивных грунтовых сред. В процессе
транспортирования и монтажа все виды изделий воспринимают ударные нагрузки.
В связи с этим кровельные и стеновые асбестоцементные
изделия должны иметь высокую плотность, морозостойкость, незначительные
влажностные и температурные деформации. Асбестоцементные трубы должны быть во-
до- и газонепроницаемыми, коррозионно-стойкими и иметь высокую прочность на
разрыв. Плотность асбе- стоцементных изделий различных видов колеблется в
пределах 1600—2200 кг/м3. Предел прочности при изгибе волнистых листов ВО
составляет не менее 16 МПа, УВ и СВ 16—19 МПа, а плоских листов 18—23 МПа.
Безнапорные трубы с плотностью 1600—1700 кг/м3 имеют
предел прочности при разрыве 16—18 МПа. Для напорных труб ВТ12 и ВТ15 с
плотностью 1800—1900 кг/м3 предел прочности при разрыве должен быть не менее
22 МПа.
Несущая способность кровельных листовых изделий зависит от
прочности асбестоцемента, толщины листа п пролета между опорами, на которых
уложен лист. Для волнистых листов несущая способность определяется также
высотой и шагом волны. Величина расчетного сопротивления при действии
равномерно распределенной нагрузки для волнистых листов, характеризующая их
несущую способность, должна быть не ниже 38 МПа.
Ударная вязкость асбестоцементных изделий, характеризующая
способность материала сопротивляться хрупкому разрушению при ударах, невысока
и составляет (1,5—5)103 Дж/м2. В связи с этим асбестоцементные изделия в
процессе транспортирования и монтажа необходимо беречь от ударных нагрузок.
Для повышения ударной прочности асбестоцемента в состав формовочной массы иногда
вводят бумажные волокна (3—5 %).
Кровельные листовые изделия плотностью не ниже 1600 кг/м3,
предназначенные для покрытия чердачных кровель, имеют морозостойкость не
менее 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания; плотностью
1700—1750 кг/м3 и более, предназначенные для кровель промышленных зданий, —
не менее 50 циклов.
Экструзионные панели толщиной 120 мм и длиной Зм должны выдерживать нагрузку не менее 120 МПа без признаков разрушения, длиной 6 м — не менее 40 МПа. Панели толщиной 60 мм должны выдерживать соответственно 50 и 20 МПа. Плотность
материала панелей должна быть не менее 1600 кг/м3, предел прочности при
изгибе — не менее 18 МПа.
Температурный коэффициент линейного расширения
асбестоцемента в интервале от —80 до +70 °С составляет 0,9-Ю-5. При изменении
температуры от +30 до —30°С длина трехметрового асбестоцементного листа может
измениться на 1,Ь мм.
При одностороннем увлажнении асбестоцементные листы
коробятся. Величина таких деформаций зависит от плотности, толщины изделия и
содержания в нем асбеста. Для предотвращения повреждений изделий при влажно-
стных и температурных деформациях в процессе монтажа и крепления листов
необходимо обеспечить свободу их удлинения и укорочения. Для уменьшения
влажност- пых деформаций изделия покрывают кремнийорганиче- скими
соединениями, окрашивают лаками и эмалями.
Теплопроводность асбестоцементных изделий колеблется в
пределах 0,25—0,35 Вт/ (м • °С).
5.3. Сырьевые материалы для производства изделий
Основными исходными компонентами для производства асбестоцементных
изделий являются асбест, портландцемент и вода.
Асбест — собирательное название группы минералов,
характерной особенностью которых является тонковолокнистое строение и
способность при механическом воздействии расщепляться на очень тонкие и гибкие
волокна. Химической основой асбеста является гидросиликат магния.
Распространенной разновидностью асбеста, имеющей
промышленное значение, является хрнзотиловый асбест, химический состав
которого выражается формулой: 3Mg0-2Si02-2H20. Мировая добыча хризотил-асбеста
в общем объеме добычи асбеста составляет 96%. Хри- зотил-асбест имеет
кристаллическую структуру волокнистого строения. Элементарные волокна
(фибриллы) имеют трубчатое строение со средним внутренним диаметром 60—100 А
и средним внешним диаметром 300—360 А. Стенки трубок образованы из спирально
навитых слоев, каждый из которых представляет собой элементарный серпентиновый
пакет размером от 3,6 до 7,3 А. Такое строение фибрилл обусловливает очень
высокую механическую прочность на растяжение. Предел прочности при растяжении
недеформированных волокон для различных месторождений неодинаков, в среднем
он составляет 2500—3500 МПа, что значительно превышает прочность многих
натуральных, а также искусственных волокон органического и неорганического происхождения
и примерно в три раза больше прочности высококачественной стальной проволоки.
Модуль упругости недеформированных волокон асбеста составляет (1,75—1,85) 105
МПа. При распушке асбеста в результате деформации волокон их прочность резко
снижается — до 600—800 МПа.
Распущенный хризотил-асбест отличается чрезвычайно
развитой удельной поверхностью (15—20 м2 на 1г массы) и высокой адсорбционной
способностью. Этот материал несгораем, его температуростойкость составляет
600 °С и лимитируется допустимой потерей прочности. При нагревании в
интервале температур 110—368 °С хризотил-асбест теряет адсорбционную воду и
его прочность снижается на 25—30 %, но при последующем охлаждении и
поглощении влаги из воздуха прочность и гибкость волокон восстанавливаются. В
процессе нагревания при более высоких температурах (600—800 °С), когда
удаляется химически связанная вода, асбест превращается в минерал форстерит
(безводный силикат магния). Этот минерал хрупок, так как прочность и
эластичность волокон не восстанавливаются при охлаждении. При температуре
1500—1550 "С асбест плавится.
Качество распушенного асбеста определяется его текстурой и
средней длиной волокна. По текстуре (степени распущенности волокон) асбест
делят на четыре группы: с жесткой (Ж), промежуточной (ПРЖ), полужесткой (Г1)
и мягкой (М) текстурой. Кроме того, выделяют асбест камерный, мягкой
текстуры, получаемый из продуктов осаждения пылеочистных сооружений (К)- В
зависимости от длины волокон хризотил-асбест делят на восемь сортов (от 0 до
7). Первые три сорта асбеста с длиной волокон 9—16 и более мм считаются
длинноволокнистыми, их относят к текстильным сортам.
В зависимости от сочетаний сорта и группы асбестовая
промышленность выпускает 39 марок асбеста. В производстве асбестоцементных
изделий применяют в основном 3, 4, 5 и 6-й сорта асбеста с длиной волокон
9—0,7 мм полужесткой и мягкой текстуры. Чем выше сорт асбеста и жестче его
текстура, тем лучше свойства асбестоцементных изделий, так как мягкие и
коротковолокпистые сорта содержат много пыли и гали.
В качестве вяжущего для производства асбестоцементных
изделий применяют портландцемент марок 400 н 500, к которому предъявляются
определенные требования в связи с особенностями технологии производства.
Формование этих изделий происходит в более длительные сроки, чем бетонных.
При этом асбестоцементная масса содержит большое количество воды, которая в
процессе формования отфильтровывается и отжимается. Поэтому портландцемент
должен обладать высокой активностью, быстро гидратироваться, но сравнительно
медленно схватываться. В связи с этим для интенсивного нарастания прочности
изделий содержание трехкальциевого силиката 3Ca0-Si02 в цементе должно быть
не менее 52%; во избежание ухудшения фильтрационных свойств асбестоцементной
массы и снижения морозостойкости изделий содержание трехкальциевого алюмината
ЗСаО-А12Оз должно быть не более 8%; для предотвращения снижения прочности
изделий во времени содержание свободного оксида кальция СаО не должно
превышать 1 %• Начало схватывания портландцемента для асбестоцементных
изделий должно наступать несколько позже, чем у обычного портландцемента — не
ранее 1,5 ч с момента затворения водой, а конец—не позднее 12 ч. Кроме того,
цемент должен иметь достаточно большую тонкость помола.
В случае автоклавной обработки асбестоцементных изделий
применяется песчаный портландцемент с содержанием молотого кварцевого песка
25—40 %, который под влиянием высокой температуры и давления взаимодействует
с гпдроксидом кальция, выделяющимся при гидратации цемента, с образованием
гидросиликатов кальция.
Вода для производства асбестоцементных изделий должна быть
подогретой до 30—40°С, чистой, не содержащей глинистых примесей, органических
веществ, кислот, масел и минеральных солей. Применяется обычно речная или
артезианская вода, а также практикуется использование оборотной
технологической воды с целью экономии топлива на ее подогрев и предотвращения
загрязнения окружающей среды.
Для улучшения технологических свойств асбестоцементной
массы применяют добавки (СДБ, полиакрила- миды, метилцеллюлозу и др.). Для
декорирования асбестоцементных изделий используют цветные цементы,
минеральные пигменты, водонепроницаемые эмали и лаки на основе синтетических
смол.
|