ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

Асбест и его свойства

Асбестом называют минералы группы серпентинов или амфибо­лов волокнистого строения, способные при механическом воздей­ствии разделяться на тончайшие волокна.

По химическому составу асбестовые минералы являются вод­ными силикатами магния, железа, кальция и натрия. Содержание воды в асбесте группы серпентина составляет 13... 14%, а группы амфибола—1,5 ...3% в зависимости от вида. Волокнистое строе­ние наиболее ярко выражено у асбеста серпентиновой группы, куда относится лишь один вид асбеста — хризотил-асбест. Мировые за­пасы :хризотил-асбеста намного превышают запасы амфиболовых асбестов. На их долю приходится 96% мировой добычи асбеста. В СССР имеется ряд крупных разрабатываемых месторождений асбеста: Баженовское (Средний Урал), Ак-Довуракское (Тувин­ская обл.), Джетыгаринское (Кустанайская обл.), Киембаевское (Оренбургская обл.). За рубежом наиболее крупные месторожде­ния хризотил-асбеста имеются в Канаде и Южной Африке.

Из амфиболовых асбестов наибольшую промышленную цен­ность представляют крокидолит и амозит, самые крупные место­рождения которых расположены в Африке. В СССР также имеет­ся месторождение амфиболовых асбестов на Урале.

Амфиболовые асбесты отличаются более высокими кислото - и теплостойкостью.

По химическому составу хризотил-асбест является водным си­ликатом магния — 3Mg0-2Si02-2H20. В составе хризотил-асбеста могут быть загрязняющие минеральные примеси, некоторые из них снижают свойства асбеста. Например, наличие карбоната кальция, который цементирует элементарные кристаллы асбеста, влечет за собой снижение эластичности волокон и их распушиваемости. Вода в асбесте содержится в виде конституционной и адсорбционной. Содержание воды и прочность ее связи с материалом в значитель­ной степени определяют свойства асбеста и условия его примене­ния.

Асбест имеет кристаллическую структуру волокнистого строе­ния. Волокна асбеста характеризуются гексагональной плотной упаковкой элементарных волокон (фибрилл). Каждая фибрилла представляет собой трубку с внутренним диаметром 30 ...60 А и наружным — 300 ...400 А. Расщепляемость асбеста чрезвычайно высока. Волокно хризотил-асбеста, как бы тонко оно не было, со­стоит из огромного числа параллельно расположенных тончайших элементарных волокон. Плотность хризотил-асбеста в зависимости от содержания химически связанной воды и железа находится в пределах 2,4 ... 2,6 г/см3.

Хризотил-асбест обладает высокой прочностью на разрыв по оси волокнистости. Наибольшей прочностью характеризуются во­локна асбеста, осторожно отделенные от кускового материала. После деформации изгиба или скручивания механическая проч­ность волокон существенно снижается. Прочность прн растяжении недеформированных волокон колеблется в пределах 22... 36,5 МПа, что значительно превышает прочность многих натуральных и ис­кусственных волокон органического и неорганического происхож­дения, в том числе и стальных.

Асбест несгораем, однако при высоких температурах в нем про­исходят процессы, которые резко изменяют его физические свой­ства.

В результате нагревания до 370 С хризотил-асбест теряет ад­сорбционную воду, прн этом уменьшается его прочность. При охлаждении асбест вновь присоединяет к себе воду и прочность его восстанавливается. При температуре выше 370СС начинается удаление химически связанной (конституционной) воды. При этом уже нарушается структура молекулярной решетки, что приводит к потере прочности и разрушению волокон. Потеря конституционной воды — процесс необратимый. Интенсивная дегидратация хризотил - асбеста происходит при температуре 600...700°С, поэтому темпера­тура применения этого вида асбеста ограничивается 600°С.

Горную породу, содержащую асбест, добывают открытым спо­собом и подвергают механическому обогащению.

Товарный хризотил-асбест состоит из смеси волокон различной длины и их агрегатов. Агрегаты волокон асбеста с недеформиро - ванными волокнами размером в поперечнике более 2 мм называют кусковым асбестом, а менее 2 мм — иголками. Распушенным назы­вают асбест, в котором тонкие волокна деформированы и перепу­таны. Частицы сопутствующей породы и асбестовое волокно, про­шедшие через сито с размерами сторон в свету 0,25 мм, называют «пылью».

В зависимости от длины волокон хризотил-асбест подразделя­ется на восемь сортов:

Сорт ас­беста... I II III IV V VI VII VIII

Длина во­локна (сред­няя), мм. 16 12 9 5,5 2,5 I 0,7 Не нор­мируется

Первые три сорта асбеста считаются длинноволокнистыми и от­носятся к текстильным сортам, а последние сорта — коротковолок - нистыми, их называют строительными. В зависимости от текстуры (степени сохранности агрегатов волокон) асбест подразделяют на жесткий (Ж), в котором преобладают иголки; полужесткий (П) — с равным количеством иголок и распушенного волокна; мягкий (М) — с преобладающим количеством распушенного волокна. Дли­ну волокна оценивают как величину остатка на сите (% по массе). Условное обозначение марок асбеста включает три этих признака. Например, асбест мягкой текстуры VI сорта, дающий 30% остатка па сите, имеет марку М-6-30. Асбест самых коротковолокнистых сортов негарантированной текстуры характеризуется маркой, кото­рая указывает его сорт и среднюю плотность. Например, марка асбеста VIII сорта со средней плотностью 750 кг/м3 обозначается так: 8-750.

В производстве теплоизоляционных материалов в основном применяют коротковолокнистые сорта асбеста: VI, VII и VIII, зна­чительно реже V.

Введение асбестового волокна в формовочные смеси при изго­товлении теплоизоляционных материалов преследует снижение средней плотности и повышение прочности материала, а также предотвращение трещинообразования как в процессе сушки изде­лий, так и в период их эксплуатации. Понижение средней плотно­сти изделий происходит вследствие высокой водоудерживающен способности волокон асбеста. При этом чем тоньше распушен асбест, тем больше количество воды он может удерживать не рас­слаиваясь. Последующее удаление воды сушкой приводит к обра­зованию мелкопористой структуры. Наибольшей водоудерживаю - щей способностью обладают хорошо распушенные коротковолокни­стые сорта асбеста. Повышение прочности изделий и предотвраще­ние трещинообразования достигается за счет армирующего действия волокон асбеста и снижения усадочных деформаций при наличии достаточного количества волокон асбеста в формовочной массе. Для достижения этих целей предпочтительно применять бо­лее длинные волокна (VI и V сортов).