Асбестоцементные материалы образуют важную разновидность ИСК, применяемых 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 в этом ИСК. 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.
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 C3S 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% SiO2 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·2SiO·2H2O. 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/(мК) 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 рекуперациовную 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 изделий применяют 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.
И.А. Рыбьев
“Строительное материаловедение”
