Расчет расхода асбеста и цемента на единицу изделия

Каждое изделие имеет определенную форму и размеры, нормируемые стандартом или техническими условиями и, следовательно, определенный объем. Стандарты и технические условия допускают в определенных пределах отклонения от нормальных размеров. Следовательно, объем отдельных вырабатываемых изделий практически несколько отклоняется от нормального, но в среднем при правильно поставленном производстве размеры изделия соответствуют нормальным, номинальным размерам, а следовательно, по этим размерам может быть вычислен и средний объем изделия. Вес изделия равняется объему изделия, помноженному на его объемный вес.

За объемный вес мы примем объемный вес изделия в высушенном при температуре 105—110° С состоянии. В данном случае содержание гигроскопической воды в изделии будет незначительным, и им можно пренебречь. Тогда вес изделия можно будет определить
по следующей формуле:

где qизд — объем изделия, вычисленный по его номинальным размерам в см3;
γизд — объемный вес изделия в высушенном состоянии в г/см3.

После смешивания с водой (затворения) портландцемент, взятый для изготовления изделия, гидратируется, и его вес возрастает соответственно количеству присоединенной воды. Вес изделия увеличивается также в результате поглощения гидратом окиси кальция из окружающего воздуха углекислоты и образования углекислого кальция, Са(ОН)2 + СO2 = СаСO3 + H2О. Следовательно, в вес изделия входит вес затраченных на его изготовление асбеста и цемента плюс вес присоединенной при гидратации цемента воды и СO2, вошедшей в его состав при корбонизации гидрата окиси кальция. Так как гидратация портландцемента идет длительное время, то соответственно этому возрастает также и его объемный вес. Для того чтобы можно было рассчитать количество асбеста и цемента, требуемых для изготовления изделий, необходимо располагать данными об объемном весе изделия и количестве поглощенных цементом воды и углекислого газа.

Минимальную величину объемного веса изделий ко времени их приемки (ОТК) завода нормируют стандарты на эти изделия. Большинство листовых изделий ОТК принимают после 7-суточного, а трубы — после 10-суточного срока их изготовления. В связи с этим прирост веса изделия в результате гидратации цемента и карбонизации гидрата окиси кальция также определяют в эти же сроки.

Увеличение веса (привес) изделий за счет гидратации цемента зависит от следующих факторов:
1) минералогического состава цемента. Количество поглощаемой воды при полной гидратации клинкерных минералов различно так же, как различна и скорость этого процесса.

При практически полной гидратации увеличение веса ВГ портландцемента может быть выражено следующей формулой: Br = (0,226C3S + 0,194C2S + 0,510C3А + 0,097C4AF и 0,149CaSO4) в кг на 100 кг цемента (содержание клинкерных минералов указывается в %).

Наибольшее количество воды присоединяют в процессе гидратации трехкальциевый силикат и трехкальциевый алюминат. К тому же эти клинкерные минералы гидратируются с наибольшей скоростью. Поэтому в ранние сроки твердения они в основном определяют величину привеса цемента и асбестоцемента в процессе гидратации;
2)     тонкости помола цемента. С увеличением тонкости измельчения зерен портландцемента возрастает его удельная поверхность, а соответственно и скорость химического поглощения воды;
3)     режима твердения. Пропаривание существенно повышает содержание в цементе и асбестоцементе раннего возраста химически связанной воды.

По данным Т. М. Берковича и В. В. Деминой, пропаренные образцы асбестоцемента в трехсуточном возрасте содержат примерно на 20% больше химически связанной воды по сравнению с образцами, твердевшими такое же время в воздушно-влажных условиях. К семисуточному возрасту вследствие замедленной последующей гидратации пропаренных образцов существенной разницы в содержании химически связанной воды у этих образцов не наблюдалось.

Вес изделия увеличивается не только в результате присоединения химически связанной воды, но и за счет карбонизации выделяющегося при гидратации портландцемента гидрата окиси кальция. Процесс этот протекает очень медленно, так как образовавшийся на поверхности изделия более плотный карбонизованный слой препятствует проникновению углекислого газа в более глубокие слои изделия. По данным Т. М. Берковича, содержание СO2 в асбестоцементе 7-суточного возраста не превышает 2—2,5% и привес асбестоцемента за счет карбонизации составляет около 0,59 на 1 % поглощенного углекислого газа.

Для ориентировочных подсчетов привеса асбестоцемента в результате гидратации и карбонизации к 7-суточному сроку твердения можно исходить из следующих данных.

Привес в результате присоединения химически связанной воды в процессе пропарки и последующего воздушного твердения — около 11%.

Привес в результате карбонизации (принимая количество поглощенного углекислого газа за 7-суточный срок твердения равным 2%) 0,59 · 2 ≈ 1%.

Общий привес асбестоцемента ориентировочно составляет 12%.

Количество затраченного на асбестоцементное изделие сырья qc (асбеста и цемента), объемный вес которого к 7-суточному возрасту обозначим γ7, ориентировочно можно подсчитать по формуле
Более точную величину привеса следует определять на основании фактических данных для каждого завода отдельно.

К вычисленному количеству асбеста и цемента надо прибавить  производственные потери сырья. Это потери, связанные с осаждением более крупных частиц цемента и асбеста в аппаратах, желобах, каналах для отработанной воды и т. п. (величина их не превышает 0,5% затраченного сырья) и потери со сбрасываемыми из рекуператоров водами при смене в них воды.

При работе рекуперационной системы по замкнутому циклу воду нужно менять примерно через 5—6 суток. Потери сырья при этом очень невелики, и ими можно пренебречь.

При механической обработке изделий получается значительное количество отходов. Величина этих отходов зависит от вида продукции. Ряд асбестоцементных листовых изделий вообще не подвергается обработке. В тех случаях, когда изделия обрабатывают, величины припусков на эту обработку известны, следовательно, размеры, которые имеют необработанные изделия, можно легко определить. Исходя из этих размеров и нужно устанавливать расход сырья (асбеста и цемента) на единицу изделия.