Морозостойкость

Пониженные температуры незначительно влияют на свойства силикатных материалов, в том числе и на асбестоцемент, если поры материала не заполнены водой. Если же в порах находится вода, объем которой при замерзании увеличивается почти на 10%, то при отрицательных температурах вода и лед давят на стенки пор, вызывая в материале объемные растягивающие напряжения. При неблагоприятных условиях эти напряжения могут стать для данного материала предельными.

Следовательно, название «морозостойкость» не вполне точно, так как сам по себе мороз не разрушает эти материалы, а воздействует на них замерзающая вода.

Асбестоцементные листовые изделия широко используются для кровель зданий, которые при положительных температурах увлажняются дождевой водой и тающим снегом. При отрицательных температурах эта вода начинает замерзать. При ознакомлении со структурой асбестоцемента было отмечено, что размеры пор в асбестоцементных непрессованных листах находятся в пределах от 0,01 до 100 лис.

В очень тонких порах весь объем заполняющей их воды находится под влиянием силового поля, что существенно влияет на температуру ее замерзания. Так, исследования показали, что в порах, размер которых не превышает 0,2 мк, вода замерзает лишь при температурах ниже минус 20° С. Следовательно, в асбестоцементных изделиях, размер пор в которых изменяется в широком диапазоне, вода замерзает не сразу. Сначала она замерзает в более крупных порах, увеличивается в объеме, создавая давление на стенки. Рост этого давления тем более замедленный, чем больше в порах асбестоцемента воздуха, который создает «резервный» объем, куда могут перемещаться вода и лед. По мере понижения температуры вода замерзает все в более мелких порах, и ее давление на их стенки возрастает.

При невысокой плотности изделий (менее 1,5 г/см³) давление на стенки его пор вызывает микротрещины в цементных пленках асбестоцемента, что снижает его прочность при изгибе и растяжении и вызывает разрывы в контактных прослойках первичных слоев (прочность связи которых резко ослаблена), что приводит к расслоению изделия.

В большинстве районов страны асбестоцементные кровли в чердачных зданиях, где нет большой разницы в температуре и влажности воздуха, омывающего наружную и внутреннюю поверхность кровельного покрытия, не наблюдается расслоений и падения прочности листов. Но в некоторых районах с повышенной влажностью воздуха и частыми оттепелями зимой (и особенно при большой скорости падения температуры) это бывает, что резко снижает надежность и долговечность кровельного покрытия.

Особенно в неблагоприятных условиях находятся асбестоцементные листы, используемые для обшивки башен градирен, в которых охлаждается горячая вода тепловых электростанций.

Из-за положительной температуры и стопроцентной относительной влажности среды внутри градирен, при отрицательной температуре наружного, омывающего асбестоцементную обшивку воздуха зимой зона нулевой температуры находится внутри асбестоцементного листа и перемещается по его сечению при каждом изменении температуры наружного воздуха или среды в градирне. В результате непрессованные асбестоцементные обшивки градирен в северных районах разрушаются через 2—5 лет службы.

Аналогичны условия службы асбестоцементных листов в бесчердачных кровлях, покрытых утепленными асбестоцементными плитами, на которые наклеен рубероидный ковер. Он препятствует удалению из асбестоцементного листа воды от конденсации ее паров из воздуха, проникающего из перекрываемого помещения.

На морозостойкость асбестоцемента существенно влияет минералогический состав цемента (содержание C₃А и SO₃) и тонкость его измельчения, а также длина волокон асбеста. Исследования, проведенные в НИИАсбестцементе, показали, что повышенное содержание в цементе C₃А снижает морозостойкость асбестоцемента (в результате повышенной водоудерживающей способности таких цементов). Чтобы получить на таких цементах изделия с удовлетворительной морозостойкостью, следует снижать тонкость помола цемента и повышать содержание в нем гипса. Так, Броценский завод асбестоцементных изделий, работающий на портландцементе, содержащем C₃А в пределах 8—12% со средней удельной поверхностью 300—3200 см²/г, не получал волнистые листы ВО требуемых стандартом объемного веса и морозостойкости. Когда там снизили тонкость помола цемента до удельной поверхности в пределах 2100— 2600 см²/г и повысили содержание гипса (из расчета на SO₃) до 2—2,2%, листы стали полностью удовлетворять требованиям стандарта как по объемному весу, так и по морозостойкости.

Морозостойкость асбестоцемента повышается при использовании марок асбеста с большей длиной волокон.

Морозостойкость асбестоцемента повышается с возрастанием его объемного веса (плотности) и ударной вязкости. Трещины в листах резко снижают их морозостойкость. Гидрофобизация листов, например мылонафтом, кремнийорганическими соединениями, препятствуя прониканию в них воды, резко повышает их морозостойкость.