Твердение асбестоцементных изделий

Твердение изделий, изготовленных на портландцементе

Твердение асбестоцементных листов в стопах вместе с прокладками называют «предварительным». Оно должно обеспечить изделиям механическую прочность, которая не меньше напряжений, испытываемых ими в процессе освобождения от металлических прокладок и последующей выдержки в стопах высотой до 1,5 и 2 м. Практика работы заводов показала, что для этого необходимо выдерживать листы на прокладках до тех пор, пока они не приобретут прочность при изгибе, в зависимости от их размеров, равную 50—70 кг/см2. Для сокращения срока предварительного твердения в асбестоцементной Промышленности на этой стадии твердения широко применяется пропаривание изделий в специальных пропарочных камерах, где процесс этот протекает в среде, насыщенной водяным паром и имеющей повышенную температуру. Пропариванию подвергаются в период предварительного твердения и волнистые листы, сформованные беспрокладочным методом, и асбестоцементные трубы.
Асбестоцементная промышленность для пропаривания изделий применяет тоннельные камеры периодического и непрерывного действия и закрытые пропарочные конвейеры.
Камеры периодического действия заполняются изделиями после выгрузки из них предыдущей партии. Двери камеры плотно закрываются, и лишь после этого в камеру поступает насыщенный водяной пар, отчего температура в ней постепенно повышается.
При поступлении в камеры непрерывного действия и пропарочные конвейеры изделия сразу подвергаются действию повышенной температуры, что делает, как мы увидим ниже, режим их твердения более тяжелым *.
Свежесформованное асбестоцементное изделие в зависимости от степени его плотности имеет следующие физико-механические показатели:

Объемный вес после высушивания
Пористость в %
Из них:
   пор, заполненных водой
   то же, воздухом
от 1,35 до 1,65 г/см3
от 56,5 до 47

40,5—34,5%
16—12,5%

Часть воздуха имеет свободный выход из пор за пределы изделия, а часть располагается в виде пузырьков в порах, занятых водой. Такой воздух принято называть «защемленным». Защемленный воздух занимает тем больший объем, чем меньше объемный вес асбестоцемента, и составляет при объемном весе 1,35 г/см3 около 10,5% и при объемном весе 1,65 г/см3 снижается примерно до 3,5%.
При нагревании пузырьки защемленного воздуха стремятся расшириться и создают растягивающие напряжения во всем объеме асбестоцемента. Как мы уже выяснили выше, в отвердевшем асбестоцементе прочность при растяжении в направлении, перпендикулярном плоскости первичных пленок, в 10—15 раз ниже прочности в направлении, совпадающем с их поверхностью. Примерно такое соотношение характерно и для неотвердевшего асбестоцемента. Поэтому, если давление пузырьков воздуха превышает предельную прочность контактных связей первичных слоев, то в этих контактах связь будет нарушена, и между первичными слоями образуются тонкие микротрещины, резко снижающие морозостойкость и долговечность изделий.
Это нарушение структуры особенно остро проявляется при быстром нагреве изделия в непрерывно действующих пропарочных камерах, и особенно при высокотемпературной пропарке.
Температура асбестоцементного свежеотформованного изделия, помещенного в пропарочную камеру, возрастает не только за счет тепла, передаваемого ему более нагретой средой, но и за счет тепла, выделяемого клинкерными минералами портландцемента. Кинетика этого тепловыделения в процессе твердения главнейших клинкерных минералов при нормальной температуре, выраженная в калориях на 1 г клинкерного минерала, по данным В. А. Кинда, С. Д. Окорокова и С. Л. Вольфсона, приведена в табл. 22.

Таблица 22. Количество тепла, выделяемого важнейшими клинкерными минералами, в кал/г
Важнейшие клинкерные минералы Сроки твердения в сутках
3 7 28 90 180
Трехкальциевый алюминат (C3A)
Трехкальциевый силикат (C3S)
Четырехкальциевый алюмоферрит (C4AF)
Двухкальциевый силикат (C2S)
141
97
42
15
158
110
60
25
200
116
90
40
222
124
99
47
245
135

55

В условиях гидратации при повышенных температурах, в условиях пропаривания гидратация клинкерных минералов ускоряется и соответственно ускоряется их тепловыделение.
Какие же процессы протекают при пропаривании?
Перед вводом в пропарочную камеру свежесформованные при пропаривании профилированные листы или трубы имеют температуру, близкую к нормальной, температура же в пропарочной камере намного выше. В результате пар конденсируется на поверхности изделий, проникает в их поры, что вызывает набухание изделий. Но изделия не только насыщаются водой, но и нагреваются как за счет поглощения тепла из окружающей среды и конденсации пара, так и за счет тепловыделения гидратирующимися клинкерными минералами, которое возрастает по мере нагревания изделий. Нагрев изделий вызывает расширение находящегося в них защемленного воздуха. При пропаривании изделий с небольшим объемным весом (и, следовательно, слабой контактной связью первичных слоев, содержащих много защемленного воздуха) защемленный воздух может создать объемные напряжения, превышающие величину прочности связи их первичных слоев, что, в свою очередь, при высокой температуре в камере может вызвать увеличение объема изделий дополнительно к вызванному конденсацией пара. С момента выравнивания температур изделия и среды в пропарочной камере заканчивается конденсация пара на изделиях — так называемый «период водонасыщения». Но температура изделий продолжает повышаться за счет тепловыделения гидратирующихся клинкерных минералов. В зависимости от минералогического состава цемента (см. табл. 30) и формы изделий температура изделий может превысить температуру среды в камере от 5 до 20°. По достижении наивысшей температуры расширение защемленного воздуха прекращается, а когда температура изделия станет выше температуры среды в камере, начинается процесс обратной отдачи изделиями воды окружающей среде. Он продолжается до выхода изделий из камеры, происходит так называемая «подсушка изделий».

* Э. С. Долинская. О механизме нарушения структуры «сырого» асбестоцемента при пропаривании. НИИАсбестоцемент. Труды, вып 20, 1965.

Страницы: 1 2 3 4


Асбестоцемент