3.3.1. Сырьевые материалы и технологические принципы производства асбестоцементных изделий

Асбест. Асбестом называют разновидности минералов волокнистого строения, относящиеся к серпентиновой или амфиболовой минералогическим группам. Эти минералы, состоящие из кристаллических агрегатов нитевидной формы, способны расщепляться на очень тонкие волокна (рис. 58).

По химическому составу асбестовые минералы являются водными силикатами магния, железа и натрия. Практическая ценность асбестовых минералов определяется их волокнистым строением, а также такими свойствами асбестовых волокон, как эластичность, высокая прочность на растяжение, способность при механических воздействиях расщепляться на тончайшие волокна, выдерживать высокие температуры без существенного изменения физических свойств, химическая стойкость, огнестойкость. Волокнистое строение наиболее ярко выражено у асбеста серпентиновой группы – хризотил-асбеста. Его доля в мировой добыче асбеста составляет около 96 %. Химический состав хризотил-асбеста выражается формулой 3MgO∙2SiO₂∙2H₂O.

Рис. 58. Хризотил-асбест

Цемент. Прочность асбестоцемента, являющаяся важнейшим показателем его качества, в значительной степени определяется прочностью входящего в его состав цементного камня. Портландцемент для асбестоцементных изделий (АЦИ) выпускают двух марок: М400 и М500. Содержание C₃S должно быть не менее 52 %, а C₃A не должно превышать 8 %. Повышенное содержание C₃S необходимо для повышения прочности. Ограничение количества C₃A принято потому, что более высокое его содержание ухудшает фильтрационные свойства асбестоцементной массы и уменьшает производительность формовочных машин. В цементе для производства АЦИ допускается содержание не более 3 % добавок, улучшающих его свойства, но в основном применяют бездобавочный портландцемент. Кроме высокой прочности портландцемент для АЦИ должен обладать хорошей адгезией к поверхности асбестового волокна, оптимальной скоростью гидратации, малой водоудерживающей способностью и замедленными сроками схватывания.

Высокая адгезия гидратирующихся цементных частиц к поверхности асбестового волокна необходима для получения однородной асбестовой суспензии, не расслаивающейся в результате седиментации цементных зерен в процессе ее последующей переработки. Понижение водоудерживающей способности цемента необходимо для эффективного удаления влаги в процессе формования асбестоцементного слоя и наката в целом.

Начало схватывания портландцемента для производства АЦИ должно наступать не ранее 1 ч 30 мин, а конец – не позднее 12 ч. Время от момента затворения до начала схватывания должно быть достаточным для качественного выполнения операций волнирования или прессования асбестоцементных листов.

Наряду с обычным портландцементом в производстве АЦИ используется еще и песчанистый портландцемент, содержащий 25…40 % кварцевого песка. АЦИ на основе такого цемента твердеют только в условиях автоклавной обработки, что повышает энергозатраты на их производство. Вместе с тем, производство АЦИ на основе песчанистого цемента позволяет значительно сократить расход портландцементного клинкера. Изделия из такого вяжущего после автоклавной обработки не требуют дальнейшей выдержки на складе (складского дозревания) и могут быть сразу отгружены потребителю. Кроме того, механическая прочность таких изделий на 20 % превышает прочность изделий, изготовленных на обычном портландцементе и твердеющих в нормальных условиях. Изделия на основе песчанистого цемента более устойчивы к действию минерализованных вод [35].

Кроме основных материалов в состав асбестоцементных смесей вводят различные добавки, улучшающие технологические свойства смесей, а также пигменты и красители.

Технологические особенности производства. Технология производства АЦИ включает составление смесей из асбеста различных марок, его распушку на отдельные волокна, приготовление асбестоцементной суспензии, формование листов или труб на специальных формовочных машинах, твердение отформованных изделий (в пропарочных камерах, автоклавах, водных бассейнах, утепленных складах) и их механическую обработку (обрезку, обточку кромок и т.п.).

При механической обработке асбест сравнительно легко расщепляется на тонкие волокна, обладающие гибкостью, высокой механической прочностью, несгораемостью. В результате распушки асбеста резко увеличивается поверхность его волокон. По этой причине асбест обладает высокой адсорбционной активностью по отношению к портландцементу.

При смешивании асбеста с портландцементом и водой волокна асбеста равномерно распределяются в массе цемента, при этом отдельные волокна оказываются окружены цементным тестом. Адсорбируя выделяющийся при твердении цемента гидроксид кальция и другие продукты гидратации цемента, асбест уменьшает их концентрацию в растворе. В результате этого схватывание и твердение цемента ускоряется, он напрочь связывается с волокнами асбеста. Вследствие дальнейшей кристаллизации продуктов гидратации цемента прочность связи волокон асбеста с вяжущим компонентом в АЦИ нарастает.

Отделку изделий можно осуществлять в процессе формования (применением пигментов или цветных цементов, тиснением рельефа на лицевой поверхности) или при получении готовых изделий (окраска, покрытие декоративным слоем, полировка).