Механические свойства асбестоцемента
Под механическими свойствами асбестоцемента понимается его способность сопротивляться воздействию внешних нагрузок. Эти нагрузки при спокойном (статическом) их приложении могут возбуждать в асбестоцементных изделиях напряжения растяжения, изгиба, сжатия и среза, а при ударном воздействии — сложные напряжения, сопротивляемость которым принято характеризовать «ударной вязкостью» материала.
В процессе службы в строительных конструкциях асбестоцементные листовые изделия подвергаются почти исключительно действию изгибающих нагрузок; в напорных трубопроводах канализируемая жидкость или газ вызывают растягивающие напряжения, а при подземной их укладке грунтовая нагрузка возбуждает в трубах напряжения изгиба. Значительным напряжениям среза асбестоцементные изделия при обычном использовании не подвергаются. Все виды асбестоцементных изделий при их погрузках, разгрузках, транспортировании и монтаже подвергаются иногда значительным ударным нагрузкам.
В связи с этим мы рассмотрим сопротивляемость асбестоцемента в различных видах изделий растягивающим, изгибающим нагрузкам и действию ударных нагрузок (ударную вязкость).
Под действием внешних нагрузок асбестоцементные изделия деформируются: при растяжении — удлиняются, при сжатии — сокращаются, а при изгибе — прогибаются. Для определения относительной величины этих деформаций при кратковременном действии нагрузки надо знать модуль упругости асбестоцемента при его различных напряженных состояниях. При длительном загружении асбестоцементные изделия получают дополнительные деформации, зависящие от продолжительности действия нагрузки. Это явление называется «ползучестью».
При изготовлении одного вида изделий даже на одном и том же заводе технологические условия могут меняться (изменяется шихта асбеста соответственно таблице взаимозаменяемости его марок, несколько меняются минералогический состав и тонкость помола цемента и т. д.). На различных же заводах качественные показатели цемента различаются в еще большей степени, что приводит к существенным изменениям качества выпускаемых асбестоцементной промышленностью изделий.
Поэтому приводимые ниже характеристики механических свойств асбестоцементных изделий относятся к средним, нормальным технологическим условиям их производства. При более благоприятных условиях эти показатели могут быть значительно выше, а при менее благоприятных — ниже.
На механические свойства асбестоцементных изделий существенно влияет находящаяся в их порах вода. При рассмотрении «мокрого» способа распушки асбеста мы выяснили, что находящаяся в узких порах асбеста вода давит на их стенки. Но такое же действие оказывает на асбестоцемент находящаяся в его порах вода, создавая в нем объемные растягивающие напряжения, снижающие сопротивляемость изделия растягивающим и изгибающим нагрузкам. Поэтому прочность асбестоцементных изделий на растяжение и изгиб возрастает в результате высушивания, а увлажнение снижает эту прочность.
Сопротивляемость асбестоцемента изгибающим нагрузкам при заполнении его пор водой ниже его сопротивляемости этим же нагрузкам после высушивания при температуре 105—110° С примерно на 30%. В условиях же нормальной температуры и влажности воздуха, при которых обычно контролируется качество асбестоцементных листовых изделий, в их порах содержится гигроскопической воды 8—12% веса изделий. Поэтому прочность асбестоцементных изделий (выдержанных в указанных условиях) на изгиб ниже их прочности в высушенном, но выше их прочности в водонасыщенном состоянии. В результате водонасыщение снижает предел прочности асбестоцементных изделий, выдержанных в нормальных воздушных условиях, на изгиб на 10—15%. Увлажнение понижает также и модуль упругости асбестоцемента. Приведенные ниже величины пределов прочности относятся, если не сделано специальных оговорок, к асбестоцементным изделиям, изготовленным на портландцементе и находящимся в воздушно-сухом состоянии (выдержанным при нормальных температуре и влажности воздуха).