Армирование асбестовыми волокнами композитов на основе цемента

Изделия из асбестофиброцемента (например, асбестовые трубы и листовой материал) используются достаточно широко. Несмотря на несомненную скрытую опасность для здоровья, они продолжают находить разнообразное применение.

Асбестовые волокна

Прочность на изгиб и растяжение.

Аллен изучал растяжимость семи разновидностей асбестоцемента. Его исследование заключалось в выяснении влияния пористости и содержания фибры на начальный модуль упругости и предел прочности при растяжении.

Введение 0,5—3 массовых процентов асбестоволокна приводит к значительному ухудшению удобообрабатываемости, почти или совсем не давая выигрыша в прочности. Предполагается, что этому обстоятельству способствует высокая водопотребность, вызванная большой площадью поверхности асбестового волокна. В качестве возможного решения этой проблемы предлагается наносить на волокна покрытия, чтобы сделать их гидрофобными. Зонсельд отмечает небольшой эффект от армирования бетона волокнами с короткой длиной.

Асбестовое волокно было успешно применено в серобетоне (с природной серой в качестве вяжущего). Было теоретически обосновано, что волокна становятся центрами кристаллизации жидкой серы, вызывая рост мельчайших кристаллов вдоль оси волокна при охлаждении и, таким образом, повышая прочность композитов.

При содержании фибры более 0,15% по массе работа разрыва фактически перестает повышаться. Более 95% суммарной работы разрыва уходит на выдергивание волокон, которые являются главным источником вязкости разрушения асбестоцементов.

Долговечность.

Было проведено исследование процессов коррозии асбестевых волокон, подвергнутых длительным атмосферным воздействиям. Наблюдалось два коррозионных процесса: карбонизация поверхности фибры, вызванная преимущественно адсорбцией гидроксида кальция на ее поверхности, и осаждение бруснта, Mg (OH)2, вдоль плоскостей спайности между фибрами. Отложение брусита обычно происходит, в позднем возрасте. Были идентифицированы также продукты коррозии — магнезит и низкоосновный гидросиликат кальция. Незаметно, чтобы коррозия волокон значительно сказывалась на прочность тонких листов хризотила, так как с помощью ее продуктов сохраняется целостность жгута фибры. Хризотиловые волокна обладают высокой щелочестойкостью, тогда как другие типы волокон асбеста менее устойчивы к щелочному воздействию.

Мирет обнаружил в некотором количестве пор асбестоцемента очень хорошо сформированные кристаллы эттрингита, придающие материалу микропористое строение. Он предположил, что сульфат кальция, с самого начала присутствующий в портландцементе, концентрируется в промежуточной водной фазе и особенно в пустотах или раковинах.

С помощью этого явления можно объяснить кристаллизацию эттрингита из жидкой фазы в «форме цветка» на затравках кристаллов. Известно, что образование эттрингита в определенных условиях способствует появлению трещин и бетонных материалах.

Кевларовые (полиамидные) волокна— заманчивая альтернатива другим волокнам, поскольку они обладают высокими прочностью на растяжение и модулем упругости. Их можно использовать вместо углеродных волокон для повышения прочности и жесткости. И те, и другие волокна химически неактивны в цементной матрице. Предел прочности при растяжении нормально выдержанных композитов составляет около 70% предсказываемой законами смеси. Предполагается, что эту разницу можно объяснить за счет слабого переноса напряжения или потери волокном прочности.

При воздушном хранении предел прочности образцов при растяжении может оставаться неизменным даже в том случае, если увеличится формация в процессе разрушения ударная прочность, напротив, возрастает. Водное хранение вызывает, по-видимому, уменьшение как деформации при разрушении, так и ударной прочности. Предполагается, что это происходит вследствие постепенного повышения прочности сцепления между кевларом и цементной пастой при водном хранении. Прочность на растяжение, изгиб и сопротивление удару материала, обработанного в автоклаве, составляет примерно 70% прочности контрольного материала при нормальном выдерживании.

Похожие записи