Тема 6 . Асбестоцементные изделия

6.1. Общие понятия

Асбестоцементные материалы применяются в кровле (шифер), в виде стеновых панелей, труб и декоративных изделий.

Для изготовления асбестоцементных изделий применяют три основных компонента: цемент и воду, формирующие вяжущую часть этих конгломератных материалов; асбест, который служит активным заполняющим компонентом. Он успешно выполняет функции армирования цементного камня — матрицы. Состав и структура асбестоцемента обеспечивают изделиям в несколько раз большую прочность при растяжении и изгибе, чем их имеют цементный камень или цементный бетон. Имеются и другие положительные качественные характеристики у этого конгломе­ратного материала: повышенная сопротивляемость ударным нагрузкам, возможность выбора окраски изделий по желанию за­казчика, сравнительно малая масса стеновых панелей при исполь­зовании теплозащитных вкладышей, высокие теплофизические характеристики, высокая огнестойкость. Поэтому продукция асбестоцементной промышленности пользуется у строителей большим спросом. Кроме традиционного шифера и труб в строительстве широко применяют вентиляционные короба, электроизоляционные доски, изделия «малых форм» — подоконники, оконные сливы и др.

6.2. Краткие сведения об исходных материалах

На действующих асбестоцементных заводах в качестве вяжуще­го используют клинкерный портландцемент марок 400 и 500. В нем не допускается содержание добавок, кроме гипса. Количество трех­кальциевого силиката (алита) должно быть не менее 52%, трехкаль­циевого алюмината — не более 8%, свободной извести — не более 1% (по массе). При автоклавном способе обработки изделий может применяться также песчанистый портландцемент, оптимальное со­держание кварцевого тонкоизмельченного песка в котором зависит от количества трехкальциевого силиката в клинкере. С повышением содержания Сз8 в клинкере портландцемента увеличивается количе­ство песка. Так, при выработке цемента с алитовым клинкером со­держание песка доводится до 45%, а при белитовом клинкере — до 30—35%. Качество добавляемого песка регулируется — должно быть не менее 87% Si02 и не более 3% оксидов калия и натрия, а ко­личество пылевидных, илистых и глинистых примесей не должно превышать 10%, в том числе не более 3—5% глинистых частиц раз­мером менее 0,005 мм. Для производства облицовочных изделий применяют белый и цветной портландцемент.

В производстве асбестоцементных изделий в нашей стране в основном используют хризотил-асбест. Он извлекается из серпентиновых пород, в которых расположен в виде жил. Среди крупнейших Месторождений следует отметить Баженовское (Урал). Хризотил-ас­бест является водным силикатом магния — 3MgO • 2SiO2 • 2Н2О. В нем почти всегда встречаются посторонние примеси — закисное железо, карбонаты, сульфаты и сульфиды. По структуре асбест — кристаллический минерал с ярко выраженным волокнистым строе­нием. Каждое кристаллическое волокно хризотил-асбеста состоит, в свою очередь, из огромного числа параллельно расположенных тончайших элементарных кристаллов — волоконец (фибрилл). В технологии асбестоцемента пользуются механическим распушением асбе­ста до разной степени тонкости волокон. Хризотил-асбест имеет высокую прочность на разрыв по оси волокнистости (до 26,0—. 35,0 МПа) и достаточно высокую эластичность, хотя имеются также ломкие (хрупкие) разновидности, с пониженной прочностью на раз­рыв. По данным П.Н. Соколова, средние величины модулей упруго­сти волокон хризотил-асбеста колеблются в пределах от 15,8 • 10⁴ до 21 • 10⁴ МПа. Волокна асбеста имеют поверхностный слой из гидроксильных групп, соединенных со смежным внутренним слоем из ионов магния, что придает поверхности высокую адсорбционную способность, а с водой легко образуют суспензию. Но количество адсорбированной воды на поверхности волокон асбеста сравнитель­но невелико — до 1,5—2,0%, поэтому при дозировании асбеста этой величиной обычно пренебрегают. Теплопроводность распушенного асбеста составляет 0,05—0,075 Вт/(м-К) в зависимости от его сред­ней плотности, колеблющейся от 35 до 250 кг/м³. Асбест обладает разной длиной волокон — от долей миллиметра до 40 мм. По сред­ней длине волокна и содержанию пыли асбест разделяют на сорта:

средняя длина повышается от низшей марки 8-го сорта к высшей марке нулевого сорта.

Для производства асбестоцементных изделий применяют 3, 4, 5 и 6-й сорта асбеста. Более низкие сорта (7-й и 8-й) содержат очень короткие волокна (короче 1 мм), много пыли и «гали» (мелкие ку­ски руды и породы), что снижает армирующие свойства асбеста, поэтому от их применения воздерживаются. Кроме сортности ас­бест разделяют по маркам. Каждому сорту соответствует несколь­ко марок, отличающихся либо текстурой (полужесткая и мягкая в зависимости от степени расщепления или распущенности волокон в процессе обогащения), либо минимальным остатком (%) на верх­нем сите специального контрольного аппарата. Чем выше сорт ас­беста и жестче его текстура, тем выше качество изделий. Так, на­пример, 3-му сорту по текстуре соответствуют три марки асбеста с полужесткой текстурой (П-3-70; П-3-60; П-3-50) и две марки с мяг­кой текстурой (М-3-70; М-3-60); 5-му сорту соответствуют четыре марки асбеста с полужесткой и четыре марки асбеста с мягкой тек­стурами и т. д.

Вода, используемая для распушки асбеста, промывочных работ и тем более для затворения цемента должна быть свободной от гли­нистых примесей, органических веществ или продуктов их разложе­ния, минеральных солей. Ее температура в технологическом цикле обычно составляет 30—40°С. Нередко используют рекуперацион-ную воду, которая участвовала в предыдущих циклах технологического процесса. Ее отбирают из нижней части рекуператоров. В ней ограничивают содержание взвешенных веществ (например, не более 100 мг/л), величину рН (не менее 8,5).

Кроме трех основных компонентов в производстве асбестоце­ментных изделийприменяют добавочные вещества — пластифицирующие, уплотняющие, гидрофобизирующие и др., а также пигменты для придания изделию определенной окраски. Особенно важно добавлять вещества, повышающие фильтруемость суспензии на стадии формования листов.