6.4. Асбестоцемент и асбестоцементные материалы.

Бетонные и железобетонные изделия — массивные элементы толщиной, как минимум, в несколько сантиметров. Получить лег­кие тонкостенные изделия из бетона на цементе с обычной прово­лочной арматурой невозможно. Эту проблему можно решить, равномерно распределяя в мелкозернистой смеси на основе порт­ландцемента (или другого вяжущего) тонкие армирующие волокна (отрезки стальной проволоки, асбестовое волокно, стекловолокно и др.). Такой композиционный материал называется фибробетон. Из него можно изготовлять большеразмерные листы, трубы и фасон­ные изделия толщиной всего несколько миллиметров. Самый рас­пространенный и эффективный материал такого рода — асбестоцемент, получаемый на основе распушенного асбеста.

Асбест (от греч. asbestos — неразрушаемый) — собирательное на­звание группы тонковолокнистых минералов, образующихся в зем­ной коре при воздействии геотермальных вод на ультраосновные магматические породы. Особенностью асбеста является способ­ность его минеральных агрегатов разделяться (распушаться) на тон­чайшие (диаметром в доли микрона) мягкие волоконца. Благодаря этому свойству асбест получил название «горный лен».

Различают два вида асбеста: амфиболовый (кислотостойкий) и хризотиловый (щелочестойкий). Россия обладает крупнейшими в мире месторождениями хризотилового асбеста, который благодаря уникальным свойствам используется во многих отраслях техники.

Хризотил-асбест — гидросиликат магния 3MgO • 2SiO₂ • 2Н2О. Элементарные кристаллы хризотил-асбеста — тончайшие трубочки диаметром в сотые доли микрометров. Практически асбест разделя­ется на пучки волокон диаметром 10...100мкм, прочность которых на разрыв составляет 600...800МПа, что сравнимо с лучшими мар­ками стали.

Хризотиловый асбест обладает высокой адсорбционной способ­ностью; особенно активно он адсорбирует ионы Са²⁺, поэтому его волокна хорошо сцепляются с цементным вяжущим. Щелочестойкость хризотил-асбеста обеспечивает его устойчивость в щелочной среде цементного камня.

Асбест, помимо высокой прочности, обладает уникальным соче­танием ценных свойств:

• низкой теплопроводностью [0,35...0,41 Вт/(м • К) в нераспу­щенном виде];

• устойчивостью к повышенным температурам (нагрев до 400...500 "С не вызывает в асбесте необратимых изменений);

• высоким коэффициентом трения (например, по стали — 0,8).

Из асбестового волокна изготовляют ткани, картон, бумагу, шнуры, которые благодаря огнестойкости асбеста используют для высокотемпературной тепловой изоляции. Из смеси асбеста с синтетическими смолами получают асбестотехнические изделия для автотракторной (тормозные колодки и т. п.) и электротехнической (электроизоляционные материалы) промышленности.

Асбестоцемент — искусственный каменный материал, получае­мый при затвердевании смеси портландцемента, асбеста (15...20 % от массы цемента) и воды. Асбест хорошо сцепляется с твердеющим цементом, и благодаря высокой прочности при растяжении асбе­стовое волокно армирует материал по всему объему, т. е. получается дисперсно-армированный бетон (фибробетон).

Асбестоцементные изделия в основном производят отливкой жидко-вязкой массы на частую металлическую сетку с последую­щим обезвоживанием и формованием. Таким образом получают плоские и волнистые листы и трубы.

Используется и другой способ формования асбестоцементных изделий — экструзия — выдавливание пластичной массы. Таким образом получают пого­нажные изделия: подоконные плиты, швеллеры, пустотелые плиты и панели.

Асбестоцемент при сравнительно небольшой плотности (1600...2000 кг/м³) обладает высокими прочностными показателями (предел прочности при изгибе до 30 МПа, а при сжатии до 90 МПа). Он долговечен, морозостоек (через 50 циклов замораживания-оттаивания теряет не более 10 % прочно­сти) и практически водонепроницаем. Недостатки асбестоцемента: хруп­кость (асбестоцемент не выдерживает сильных ударных нагрузок), набуха­ние и усадка при изменении влажно­сти асбестоцемента, сопровождающие­ся короблением.

Волнистые кровельные листы («шифер») — основной вид ли­стовых асбестоцементных изделий. Шифер широко используют в качестве кровельного материала (его доля в общем объеме произ­водства кровельных материалов — около 50 %). Кровельные листы выпускают 6 типоразмеров: длиной 1,2...2,5 м; шириной 0,69...1,15 м; толщиной 5,5...7,5 мм. Первоначально шифер выпускали в виде плоских листов размером 40х40см (отсюда и пошло назва­ние).

Выпускают листы, окрашенные атмосферостойкими красками как в массе, так и с поверхности, а в последнее время – плоские листы с фигурной кромкой, имити­рующих мелкоштучную черепицу. Долговечность асбестоцемент­ных кровель — до 50 лет.

Плоские облицовочные лис­ты длиной до 2,8м, шириной до 1,6м и толщиной 4... 10мм, которые используют для устройства стен и перегородок по деревян­ному каркасу, для изготовления санитарно-технических кабин, об­лицовки коридоров, балконов. Санитарными нормами разрешено использование асбестоцементных листов для отделки интерьеров при условии облицовки их поверхности полимерными пленками или окраски эмалями.

Асбестоцементные трубы не подвержены коррозии как металлические, значи­тельно легче их и не склонны к обрастанию. За счет низкой теплопроводности у них меньше проблем с промерзанием, соединяются с помощью муфт.

Экструзионные изделия. В изделиях, получаемых по традиционной технологии, волокна ориентированы пре­имущественно в плоскости изделия, в экструзионных волокна расположены беспо­рядочно. Из-за этого для обеспечения рав­ной прочности расход асбеста при экструзионной технологии выше и составляет около 20 % (от общей массы материала) против 15 % при традиционном методе формования.

Поверхность экструзионных изделий гладкая. При резком нагреве до 400...600°С они не «взрываются», как обычные (например, шифер), имеющие слоистую структуру. Морозостойкость экструзион­ных изделий не менее F50. Экструзией получают подоконные доски, профильные погонаж­ные изделия и многопустотные панели и настилы.

Многопустотные панели с пустотами, заполненными теплоизоляционными материалами (минеральной ватой, пенoпластами и т. п.), можно использовать для стен и покрытий промышленных и сельскохозяйственных зданий, спортивных соо­ружений и т. п.

Рис. Многопустотные экструзионные асбестоцементные изделия (поперечный разрез):

а, б— стеновые панели;

в — перегородочная панель;

г — кровельная плита;

1 — асбестоцемент;

2 — пустоты, заполненные теплоизоляционным материалом