Образец или рамку с материалом устанавливают между теплообменниками. Расположение образца — горизонтальное или вертикальное. При горизонтальном расположении образца направление теплового потока — сверху вниз. Устанавливают заданные значения температуры теплообменников. Перепад температуры на поверхностях высушенного образца должен быть 10 — 30 °С при средней температуре испытания образца от минус 40 до плюс 40 °С. Допускается проведение испытаний при перепадах св. 30 °С при средней температуре испытания образцов более 40 °С.
После установления стационарного теплового состояния образца проводят в течение 30 мин последовательно десять измерений термо-ЭДС преобразователей теплового потока и температуры. Тепловое состояние образца считают стационарным, если три последовательных измерения термо-ЭДС от преобразователей теплового потока, производимые через каждые 10 мин, дают отклонения не более 5% их среднего значения.
После окончания измерений образец взвешивают. При изменении массы образца результаты измерений следует отнести к результатам данного взвешивания.
Определяют плотность образца в соответствии с НТД на материал или изделие конкретного вида.
Результаты испытаний заносят в протокол, форма которого приведена в рекомендуемом приложении 3.
1.4.1.4. Обработка результатов.
Теплопроводность (l) в Вт/(м×К) вычисляют по формуле
 (1)
где d — толщина образца (высота рамки), м;
Dt — перепад температур на поверхностях образца, °С;
qср — средняя плотность теплового потока, проходящего через образец, Вт/м2;
rк — термическое сопротивление контакта между образцом и теплообменником или слоями образца, м2×К/Вт, Rк = 0,005 м2×К/Вт (для теплоизоляционных материалов и изделий не учитывают);
п — число контактов.
Среднюю плотность теплового потока (qср) рассчитывают как среднее арифметическое значение плотности теплового потока, входящего в образец (q1) и выходящего из него (q2).
Плотность теплового потока (q1,2) в Вт/м2, входящего в образец и выходящего из него, вычисляют по формуле
q1,2 = К1,2 Еq1,2, (2)
где К1,2 — градуировочный коэффициент преобразователя теплового потока, Вт/(м2×мВ);
Еq1,2 — термо-ЭДС преобразователя теплового потока, мВ.
За результат испытания образца принимают значение теплопроводности, вычисленное по формуле
l = lср ұ Dl, (3)
где lср — среднее арифметическое значение теплопроводности образца по десяти измерениям, Вт/(м×К);
Dl — граница погрешности результата измерений при доверительной вероятности 0,95, Вт/(м×К)
Dl = q + e, (4)
где q — доверительная граница неисключенной погрешности, определяемая в соответствии с Методикой поверки рабочих средств измерений теплопроводности, удельной теплоемкости и температуропроводности твердых тел (МИ 115—77), утвержденной в установленном порядке;
e — доверительная граница случайной погрешности, определяемая по ГОСТ 8.207—76.
Теплопроводность материала или изделия вычисляют как среднее арифметическое значение теплопроводности испытанных образцов.
Погрешность определения теплопроводности (Dl) данным методом составляет не более 7%.
1.4.2 Испытание вермикулита
1.4.2.1. Для контрольной проверки потребителем качества вермикулита, а также соответствия его требованиям стандарта должны применяться правила отбора проб и методы испытаний, указанные ниже.
1.4.2.2. Размер партии вермикулита одной фракции и марки устанавливают в количестве 70 м3.
Количество вермикулита объемом менее 70 м3 считают целой партией.
1.4.2.3. Для проверки соответствия вермикулита требованиям настоящего стандарта из 10 упакованных мест каждой партии отбирают пробы, общий объем которых должен быть не менее 30 л. Пробы отбирают щупом, представляющим собой металлическую тонкостенную трубу длиной 1000 мм и внутренним диаметром 50 мм. Отбор проб производят по всей глубине мешка при наклонном его положении.
Для проведения испытаний из отобранных проб методом квартования получают среднюю пробу в количестве 10—12 л.
1.4.2.4. При неудовлетворительных результатах испытаний вермикулита хотя бы по одному из показателей, производят по нему повторное испытание удвоенного количества проб, взятых из той же партии. При неудовлетворительных результатах повторного испытания вся партия вермикулита приемке не подлежит и может быть переведена в более низшую марку.
1.4.2.5. Зерновой состав вермикулита определяют путем рассева средней пробы в количестве 0,5 кг сквозь набор сит с размерами отверстий в свету 0,6; 5,0 и 10,0 мм. Просеивание сквозь сита производят последовательно, начиная с сита с большим размером отверстий. Рассев пробы производят небольшими порциями (частями пробы) механическим или ручным способом. Просеивание считают законченным, если при встряхивании сита не наблюдается падения зерен вермикулита. Продолжительность просеивания пробы не должны превышать 10 мин.
Результаты ситового анализа выражают полными остатками на указанных ситах в процентах по массе.
1.4.2.6. Плотность определяют следующим образом. Вермикулит ссыпают через воронку с высоты 10 см в предварительно взвешенный мерный сосуд емкостью 1 л (высота 108 мм и диаметр 108 мм) до образования над верхом сосуда конуса, который снимают вровень с краями сосуда (без уплотнения) и сосуд с материалом взвешивают с точностью до 0,1 г. Плотность (gн) вермикулита, кг/м3, вычисляют по формуле
(1)
где G1 — масса мерного сосуда, кг;
G2 — масса мерного сосуда с вермикулитом, кг;
W — влажность вермикулита, определенная по п. 2.9.
1.4.2.7. Коэффициент теплопроводности вермикулита определяют по ГОСТ 7076—87.
Плотность помещаемой в прибор пробы должна быть равномерна по всему объему и соответствовать плотности, установленной по п. 2.6.
1.4.2.8. Определение коэффициента теплопроводности предприятие-изготовитель обязано проводить не реже одного раза в квартал.
1.4.2.9. Для определения влажности вермикулита из средней пробы берут навеску массой 10 г, которую помещают в предварительно взвешенный металлический сосуд или фарфоровую чашку и высушивают в сушильном шкафу при 50—60 °С в течение 1 ч. Высушивание до постоянной массы считают законченным, если потеря в массе навески после повторного высушивания в течение 15 мин не будет превышать 0,02 г.
Влажность (W) в процентах по массе вычисляют с точностью до 0,1 % по формуле
(2)
где g — масса навески до высушивания, г;
g1 — масса навески после высушивания до постоянной массы, г.
1.4.2.10. Зерновой состав, плотность и влажность вермикулита определяют для каждой партии и вычисляют как среднее арифметическое значение результатов трех испытаний.
1.4.2.11. Определение количества поставляемого вермикулита проводят по объему или массе.
Пересчет количества вермикулита в партии из массовых единиц в объемные производят по значению плотности, определяемой по п. 2.6.

2. Сырье
2.1 Сырье, основные типы месторождения
2.1.1 Вермикулит
Вспученный вермикулит представляет собой сыпучий теплоизоляционный материал в виде чешуйчатых частиц (зерен) серебристо-латунного цвета, получаемый измельчением и обжигом минерала вермикулита.
Природный вермикулит — сложный высокогидратированный алюмосиликат магния, отличающийся непостоянством химического состава.
По своему генезису вермикулит — продукт низкотемпературных гидротермальных процессов и выветривания железомагнезиальных слюд, преимущественно биотитовых и флогопитовых. При этом в исходных минералах щелочные катионы, связывающие слюдяные слои, замещаются водой, закись железа почти полностью переходит в его окись, а содержание окиси магния увеличивается. Совокупность этих кристаллохимических изменений в слюде часто называют процессом вермикулитизации.
В 50-х годах, благодаря широко проведенным геологоразведочным работам, были открыты месторождения вермикулитового сырья различной мощности во многих районах нашей страны: в 1957 г. — мощные залежи вермикулита на Кольском полуострове (Ковдорское и Аф-риканда). Весьма крупным месторождением вермикулита оказалось Потанинское месторождение в Челябинской области.
Большой промышленный интерес представляют Кокшаровское и Татьяновское месторождения на Дальнем Востоке (Приморье). Вер-991 микулит был найден в Сибири — Красноярском крае и Якутской АССР, на Украине, в Казахстане и других районах. Всего к началу пятилетки 1966—1970 гг. было выявлено около 30 вермикулитовых месторождений.
Однако не все они имеют одинаковое значение для народного хозяйства. Главными факторами, определяющими значимость отдельных месторождений, являются:
мощность месторождения — величина геологических запасов вермикулитового сырья;
содержание вермикулита-минерала в горной породе и необходимость ее обогащения;
3)условия залегания и легкость добычи.
Самым перспективным месторождением вермикулита из известных в настоящее время является Потанинское, запасы которого ориентировочно определяются 30—50 млн. т, а среднее содержание вермикулита в породе составляет 32%. Это месторождение находится вблизи крупных центров потребления вермикулита. Руда залегает на небольшой глубине, и ее добывают открытым способом.
Вторым по величине месторождением вермикулита является Ков-дорское в Мурманской обл. Невысокая концентрация вермикулита в руде (10—15%) и отдаленность этого северного месторождения от промышленных центров страны предопределяют высокую стоимость ковдорского вермикулита.
Минерал вермикулит входит в состав разных горных пород и в разных количествах. Он встречается среди пегматитовых, пироксеновых, серпентиновых, тальковых, апатитовых и других пород.
Для промышленного использования вермикулитсодержащих пород их подвергают обогащению, чтобы увеличить содержание (концентрацию) вермикулита в руде. Таким способом получают вермикулитовые концентраты. Вместе с тем для вспучивания используют не только концентраты, содержащие минерал-вермикулит, но и концентраты родственных ему сильногидратированных видов слюды, например гидробиотит и гидрофлогопит.
Вообще в промышленности вермикулитом часто считают гидратированную слюду, хорошо вспучивающуюся при быстром нагревании.
Строение вермикулита подобно строению слюды, причем часть ионов Si замещена в нем ионами Аl, а вместо ионов К содержатся ионы Са и Mg, связанные с молекулами воды и взаимозаменяемые. В минералогии вермикулитом считают слюду с крайней степенью гидратации, в кристаллической решетке которой щелочи замещаются водой. Поэтому единой и точной химической формулы для вермикулита, как минерала, написать нельзя. Содержание составных частей может колебаться в следующих пределах в %: Si02 37—42, MgO 14—28, Fe203 5—17, FeO 1—3, A1203 10—13, H20 8—20. Кроме того, в вермикулите может находиться К20 + Na20 в небольшом количестве (до 1—2%).
Самым замечательным свойством вермикулита является его способность при быстром нагреве расщепляться на отдельные слюдяные пластинки, лишь частично скрепленные между собой. В результате такого расщепления зерна вермикулита сильно вспучиваются.
Причиной вспучивания является энергичное взрывообразное выделение паров воды, которые, действуя перпендикулярно плоскостям спайности, раздвигают пластинки слюды и увеличивают тем самым объем зерен в 15—20 раз и более. Вспученный вермикулит имеет своеобразную пластинчатую пористость, которой не обладают другие теплоизоляционные материалы.
Исследования показали, что тончайшие пластинки (от 5 до 25 мк) образующие зерна хорошо обожженного вспученного вермикулита, сохраняют присущую пластинкам природного вермикулита упругость, приобретая во время обжига лишь несколько большую изогнутость. Пористое строение вспученного вермикулита отличается наличием сообщающихся между собой пор неправильной, линзовидной, вытянутой по слоистости формы. Зерна вспученного вермикулита практически не имеют замкнутых, изолированных друг от друга пор.
На степень вспучивания оказывает влияние содержание воды в вермикулите: чем больше воды, тем сильнее происходит вспучивание.
Вода, содержащаяся в вермикулите, имеет неодинаковые и еще не окончательно установленные формы связи с основным веществом минерала. В природном вермикулите различают следующие виды воды:
а) конституционную (гидратную), входящую в точных стехиомет-рических количествах в молекулярную структуру минерала;
б)цеолитную, находящуюся в виде твердого раствора, причем вода является растворимым веществом, а кристаллы минерала, наоборот, растворителем;
в)межпакетную, содержащуюся между чешуйками слюды, прочно адсорбированную на плоскостях их спайности;
г)гигроскопическую, механически удерживаемую на'поверхности зерен минерала.
Процесс дегидратации вермикулита при его нагревании можно схематически разделить на следующие три стадии: первая стадия — при температурах до 200° С — происходит удаление гигроскопической влаги, т. е. по существу сушка, сопровождаемая начинающимся вспучиванием, вторая стадия — в интервале от 200 до 275° С — характерна удалением межпакетной воды, что связано с уже сильным вспучиванием; третья стадия — в широких пределах от 700 до 1100° С — удаляется конституционная вода, что обусловливает дальнейшее увеличение объема зерен вермикулита.
Применительно к вспучиванию вермикулита в технической литературе различают два понятия коэффициента вспучивания:
коэффициент вспучивания вермикулита Кв, равный отношению объемного веса вермикулита до вспучивания к объемному весу того же вермикулита после вспучивания. Для вермикулита значение Кзв достигает 10, а гидрослюды — 4;
коэффициент вспучивания отдельных зерен вермикулита Козв, представляющий отношение толщины зерна после вспучивания (s2) к толщине зерна до вспучивания (sx). Для разных вермикулитов значение Козв, колеблется от 15 до 40.
Первичными показателями качества вспученного вермикулита служат размер зерен и объемный вес.
В зависимости от размера зерен вспученный вермикулит делят на две фракции: мелкий — от 0,15—0,25 до 3 мм и крупный — от 3 до 10—15 мм. По объемному весу (в насыпном состоянии без уплотнения) вспученный вермикулит должен соответствовать маркам 100, 150, 200, 250 и 300.
Величина объемного веса вспученного вермикулита связана с размером зерен: объемный (насыпной) вес возрастает с уменьшением размера зерен (рис. 48). Коэффициент теплопроводности вспученного вермикулита зависит от его объемного веса, а следовательно, и от размера зерен. Для указанных марок вермикулита коэффициент теплопроводности должен быть в пределах 0,065—0,085 ккал/м • ч-град (при 25° С).
Мелкозернистый вермикулит, как имеющий больший объемный вес, чем крупнозернистый, имеет и более высокий коэффициент теплопроводности при температуре 20° С, но зато рост коэффициента теплопроводности с повышением температуры у мелкозернистого вермикулита будет медленнее, чем у крупнозернистого. Объясняется это большим влиянием конвекции в крупных межзерновых пустотах (порах) насыпного вермикулита на его теплопроводность. Например, уже при повышении температуры до 300° С теплопроводность крупнозернистого вермикулита возрастает примерно в два раза. На коэффициент теплопроводности вермикулита влияет в известной мере отражательная способность блестящих поверхностей его зерен, имеющих коэффициент излучения всего лишь 0,6 ккал/м2<ч-град, что делает его особенно эффективным материалом для высокотемпературной тепловой изоляции — до 1000—1100° С.
Зерна вспученного вермикулита обладают большой деформативностью: они легко сминаются и сжимаются, в результате чего вермикулит уплотняется. Вместе с тем в спокойном состоянии вспученный вермикулит, как правило, не дает осадки в теплоизоляционных и строительных конструкциях.
Объемный вес и прочность зерен вермикулита зависят от условий его обжига и охлаждения: при длительном нагревании вермикулита до 700—800° С и выше прочность зерен уменьшается, а это вследствие их раздавливания, приводит к увеличению объемного веса, т. е. ухудшению качества продукта обжига.
Вспученный вермикулит — прекрасный теплоизоляционный материал благодаря своей высокой пористости, большой легкости, малой теплопроводности и значительной температуростойкости.
2.1.2 Асбест
Асбест — собирательное название группы минералов, наиболее характерной общей особенностью которых является волокнистое строение и способность расщепляться на весьма тонкие и гибкие волокна.
В соответствии с классификацией минералов С. С. Четверикова асбест относится к I классу — силикатам и по основным минералогическим признакам делится на две группы: серпентина (змеевика) и амфибола (роговой обманки). Группа серпентина в свою очередь состоит из двух разновидностей: хризотила и пикролита. Амфиболовый асбест также имеет несколько разновидностей: амозит, актинолит, антофиллит, тремолит, крокидолит (голубой асбест). Из всех разновидностей асбеста самым распространенным является хризотиловый асбест. В химическом отношении асбест представляет собой гидросиликат магния. Химический состав серпентинового асбеста может быть выражен (без учета воды) примерной формулой 3Mg0-2Si02, а амфи-болового асбеста MgOSi02. Как видно из формул, серпентиновый асбест содержит больше магнезии, а амфиболовый асбест — больше кремнезема; это определяет в значительной мере свойства и области применения отдельных видов асбеста.
Наиболее ценным по своим свойствам для производства теплоизоляционных материалов является хризотиловый асбест (кратко хризотил-асбест). Он обладает большей темпер ату ростойкостью, чем амфибол-асбест.
Средний химический состав хризотил-асбеста Баженовского месторождения в %:Si02 42,1, MgO 40,8, Аl2О30,7, Fe203 1,1, FeO 0,5, Н20 конституционная 13,0, Н20 адсорбционная 1,4; органические вещества 0,4.
Вода, как видно из приведенного состава асбеста, содержится в нем в виде конституционной воды, входящей в состав молекулы асбеста, и адсорбционной воды, удерживаемой на поверхности волокон асбеста. Содержание воды и прочность связи ее с материалом в значительной мер§ определяют свойства асбеста и условия его применения.
Волокна асбеста представляют собой кристаллы моноклинной сингонии (системы).
Систематические исследования природы асбеста, начатые еще в XIX в. и продолжающиеся до настоящего времени, позволили установить строение асбестового волокна и объяснить ряд технических свойств его.
В 30-х годах американские ученые Брэгг и Уоррен, пользуясь рентгенометрическим методом, определили размеры констант кристаллографической решетки и предложили гипотезу о структуре кристаллов хризотил-асбеста.
По этой гипотезе кристаллическая структура хризотил-асбеста состоит из цепей, образованных атомами кремния и кислорода, прочная связь между которыми существует только внутри этих цепей.
Боковые связи между цепями — О — Si—О — Si — О — образуют MgO и Н20, сравнительно слабо связанные с основным скелетом этих цепей.
Основной структурой кристаллов хризотил-асбеста служит двухслойный пакет: один слой пакета — бруситовый — состоит из гидро-ксила (ОН') и иона магния (Mg'), другой — кремнекислородный. Параметры решетки кристаллов хризотил-асбеста, по измерениям Брэгга и Уоррена, равны в А: а = 14,66, b = 18,5; с = 5,3.
Позднее, в 50-х годах, Юнг и Хейли точными опытами по адсорбции хризотил-асбестом разных газов установили, что волокна асбеста имеют внутренние полости, и определили их размеры. Так, было найдено, что в среднем внешний диаметро трубки хризотил-асбеста равен—260 А, внутренний диаметр~130 А, а толщина стенки ~ 65 А.
Расщепленность асбеста на отдельные волокна и агрегаты волокон является одним из самых замечательных его свойств, что отражается в старинных русских названиях этого минерала: «каменная кудель» и «горный лен». Расщепляемость асбеста на отдельные волокна практически беспредельна. Любое асбестовое волокно, каким бы оно ни было тонким, всегда является агрегатом колоссального количества отдельных кристаллов, т. е. элементарных волокон асбеста.
При современных методах тонкого расщепления еще не удалось выделить элементарного волокна хризотил-асбеста и точно определить его размеры. Однако, применяя электронный микроскоп, можно различать волокна хризотил-асбеста диаметром 30 А, т. е. приближающиеся к мономолекулярным размерам.
Прочность. Асбестовое волокно обладает очень большой прочностью. Предел прочности при разрыве недеформированных волокон хризотил-асбеста значительно превышает прочность многих натуральных и искусственных волокон органического и неорганического происхож дения. Ниже приведены средние величины прочности при разрыве у различных волокон и проволоки.

Материал волокна	Хризо­тил-ас­бест	Стекло­волокно	Хлопок	Шерсть	Капрон	Проволока
						стальная	медная
кГ/мм2	300	130	36	20	60	110	40

Высокая механическая прочность асбестового волокна обусловли вается прочной химической связью цепей — О — Si — О — по осям кристалла хризотил-асбеста; но при механических воздействиях на недеформированное волокно, например изгибе и скручивании, прочность резко уменьшается; даже однократный изгиб волокна снижает его прочность почти в 2 раза.
На асбестообогатительных фабриках, а также при последующей распушке асбеста волокна его подвергаются многочисленным и весьма разнообразным механическим деформациям, в результате которых предел прочности волокна при разрыве снижается до 60—90 кГ/мм2.
Температуростойкость является одним из самых ценных технических свойств асбеста. Она зависит от его химического состава и поведения при нагревании содержащейся в асбесте воды. Асбест при нагревании дегидратирует, а это, в свою очередь, приводит к снижению прочности асбестового волокна. Хризотил-асбест обладает более высокой температуррстойкостью, чем амфибол-асбест, вследствие большего содержания в нем MgO по сравнению с амфибол-асбестом.
Дегидратация хризотил-асбеста начинается с потери им адсорбционной воды. Уже при 110° С асбест теряет около 2/3 адсорбционной воды, а при дальнейшем нагревании примерно до температуры 370° С целиком ее лишается. Потеря адсорбционной воды имеет регенеративный (восстановительный) характер, так как при последующем вылеживании при нормальной температуре асбест довольно быстро вновь адсорбирует потерянную влагу и восстанавливает прочность и гибкость.
При дальнейшем повышении температуры начинается удаление конституционной воды. Потеря этой воды является уже необратимым процессом. Молекулярное строение кристаллов асбеста при этом нарушается, что приводит к потере асбестом прочности и разрушению волокна. В температурном интервале от 600 до 700° С дегидратация хризотил-асбеста полностью заканчивается. Поэтому температуростойкость хризотил-асбеста считают обычно равной нижнему пределу этого интервала, т. е. 600° С. При повышении температуры до 1450—1500р С асбест плавится.
Сорбционную способность асбестового волокна используют в производстве теплоизоляционных материалов.
Из физической химии известно, что адсорбционная активность твердых тел определяется силовым полем, которое создается находящимися на поверхности этих тел атомами с неуравновешенными, т. е. свободными, связями валентности.
Хризотил-асбест обладает высокой адсорбционной способностью вследствие чрезвычайно развитой удельной поверхности. Волокна асбеста хорошо адсорбируют пары воды и легко образуют с водой суспензию. Адсорбционные процессы между хризотил-асбестом и продуктами гидратации цемента имеют важное значение при твердении системы асбест — цемент в производстве асбестоцементных строительных изделий.
Адсорбционная способность асбестового волокна является одним из факторов образования пористости у всех асбестсодержащих теплоизоляционных материалов.
Промышленная классификация хризотил-асбеста (по ГОСТ 12871 — 67). Серпентиновую горную породу, содержащую асбест, добывают открытым способом и подвергают механическому обогащению на асбестовых фабриках для отделения хризотил-асбеста от основной породы.
В результате переработки образуются куски, иголки и волокна асбеста, представляющие продукты различной степени его расщепления. Кусками асбеста называют агрегаты (пучки) недеформированных волокон, имеющие не менее 2 мм в поперечнике, иголками — агрегаты недеформированных волокон до 2 мм в поперечнике.
Асбест, в котором волокна деформированы (лишены своей первоначальной прямолинейности) и перепутаны между собой, называют распушенным асбестом.
Хризотил-асбест механического обогащения делят по степени сохранности агрегатов волокна на три текстуры1: жесткую (Ж), полужесткую (П) и мягкую (М), а по длине волокна на восемь сортов.
Кроме этих текстур и сортов асбестовая промышленность выпускает еще асбест нулевого сорта АК и ДВ, т. е. асбест кусковой и особо длинноволокнистый, а также ПРЖ — промежуточный между жесткой с полужесткой текстурой и, наконец, асбест К — камерный, мягкой текстуры.
Длина волокна асбеста в зависимости от сорта его приведена ниже
Сорт асбеста I II III IV V VI VII Длина "волокна (средняя) в "мм 16 12 9 5,5 2,5 1 0,7
Первые три сорта асбеста считаются длинноволокнистыми и относятся к текстильным сортам, а последние сорта — коротковолокни-стыми, их называют строительными сортами.
Качество хризотил-асбеста характеризуется его маркой, которая определяет текстуру и сорт асбеста, а также длину волокна в пределах данного сорта. Длину волокна указывают как величину остатка (в %), получаемого при просеивании асбеста на основном сите контрольного аппарата стандартной конструкции. Условное обозначение марок вклю.-чает три этих признака. Например, асбест мягкой текстуры VI сорта,дающий 30% остатка, имеет марку М-6-30. Асбест самых коротково-локнистых сортов негарантированной текстуры характеризуется маркой, которая указывает его сорт и объемный вес. Например, марка асбеста VIII сорта с объемным весом 750 кг/м3 будет 8-750.
В производстве теплоизоляционных материалов по экономическим причинам преимущественное распространение имеют наиболее коротковолокнистые сорта асбеста: VI, VII и VIII, лишь в редких случаях применяют асбест V сорта. По ГОСТ 12871—67 для теплоизоляционных целей предназначается асбест марок К-6-30 и К-6-20.
Роль асбеста в теплоизоляционных материалах. Теплоизоляционные материалы, содержащие асбест, можно рассматривать как смеси асбестового волокна с высокопористыми веществами: диатомитом, легкой магнезией, свежеосажденным гипсом и др. Обычно основой материала является второй компонент, который составляет примерно 70— 80% общего веса материала. На долю асбестового волокна, таким образом, остается 20—30%. Свойства асбестсодержащих материалов (пористость, прочность, температуростойкость) определяются главным образом свойствами этого компонента смеси, называемого наполнителем.
Добавка асбестового волокна к основному компоненту теплоизоляционного материала улучшает свойства последнего: увеличивает прочность и снижает объемный вес. Эффективность добавки асбестового волокна не для всех материалов одинакова. Наиболее сильное влияние оказывает добавка асбестового волокна в трепельных материалах, причем она сказывается тем сильнее, чем тяжелее трепел или диатомит.
Увеличение прочности объясняется армирующим действием асбестовых волокон в пористой массе материала.
Располагаясь среди основного компонента смеси во всевозможных направлениях, асбестовые волокна после затворения смеси водой и последующего высыхания образуют в материале как бы асбестовый каркас, волокна которого связывают отдельные части материала и повышают его прочность.
Асбестовое волокно придает не только прочность, но и некоторую эластичность материалу, благодаря чему предотвращается образование трещин при вибрациях теплоизоляционных конструкций, например у трубопроводов к паровым молотам.
Армирующее действие асбестовых волокон зависит от длины их: длинные волокна лучше армируют материал, чем короткие. Поэтому длинноволокнистый асбест предпочтительнее применять для повышения прочности и эластичности материала. Однако по экономическим соображениям в производстве теплоизоляционных материалов используют коротковолокнистые сорта асбеста, которые перед употреблением подвергают дополнительной распушке.
Прочность этих материалов зависит главным образом от сил сцепления асбестовых волокон с другими компонентами, входящими в состав этих материалов (трепелом, диатомитом, легкими магнезиальными солями и др.)- Силы сцепления зависят от величины и свойств поверхности соприкосновения волокон асбеста с другими компонентами. С развитием общей поверхности соприкосновения прочность материала возрастает. Распушка асбеста, увеличивая общую поверхность его волокон, является средством повышения прочности асбестсодер-жащих материалов.
Понижение объемного веса материала при добавке асбеста происходит вследствие армирующего действия волокон асбеста и водо-удерживающей способности их.
Асбест в распушенном виде обладает способностью удерживать на поверхности волокон и в промежутках между ними значительное количество воды, что определяется адсорбцией воды асбестовыми волокнами и капиллярными силами в воздушных промежутках между волокнами.
При сушке теплоизоляционных изделий в материале образуются поры, возникают усилия, стремящиеся к уменьшению объема материала и его уплотнению. Усадочные явления приводят обычно к образованию трещин.
Равномерное распределение хотя и хаотически расположенных асбестовых волокон в массе материала в значительной мере предотвращает усадку и появление трещин. Водоудерживающая способность волокон распушенного асбеста является фактором понижения объемного веса у тех материалов, пористость которых образуется главным образом за счет испарения влаги. К таким материалам относятся, например, асбестотрепельные материалы. Чем больше воды будет введено с асбестом в материал, тем больше пор образуется при испарении воды, тем меньше будет объемный вес материала.
Величина водоудержания зависит от степени распушки асбеста. Распушка асбеста, резко увеличивая общую адсорбирующую поверхность волокон и количество капилляров между отдельными волокнами, повышает тем самым величину водоудержания.
Для всех сортов асбеста водозатворение повышается при увеличении степени распушки, причем наиболее резко это свойство обнаруживается у коротковолокнистых сортов.
2.2 Добыча, транспортировка
2.2.1 Вермикулит
2.2.1.1. Применяя соответствующие способы обогащения исходного сырья: флотацию, гравитационную или электромагнитную сепарацию—можно использовать вермикулитизированные сланцы, гнейсы и другие горные породы, содержащие сильногидратированные слюды, и таким путем расширять сырьевую базу для производства вермикулитовых теплоизоляционных материалов.
В зависимости от степени обогащения различают два вида вермикулитового сырья:
а)чистый концентрат, содержащий 85—96% вермикулита;
б)грубый концентрат, содержащий 50—60% вермикулита. Чистый концентрат, получаемый на обогатительных фабриках,
предназначается для обжига его в печах и дальнейшего использования без дополнительного обогащения.
Грубый концентрат, получаемый по упрощенной технологии без дорогостоящих обогатительных установок, после вспучивания подвергается дополнительному обогащению.
Для развития производства теплоизоляционных материалов и удовлетворения других потребителей вермикулита теперь имеется мощная сырьевая база. Общая потребность в вермикулитовом концентрате к последнему году текущей пятилетки (1966—1970) определена примерно в 240 тыс. т. Крупные месторождения вермикулита на земном шаре немногочисленны. Помимо Советского Союза они имеются в США (шт. Монтана, Каролина и др.) и в ЮАР. Эти государства в основном и определяют уровень мировой добычи вермикулита в настоящее время.
Небольшие месторождения вермикулита известны в Индии и Китае, в Объединенной Арабской Республике и в других африканских странах (Анголе, Кении, Нигерии, Танзании). Вермикулит находят также в Аргентине и Австралии.
2.2.1.2. Вспученный вермикулит, как правило, изготовляют в местах его потребления, так как малый объемный вес и хрупкость зерен вспученного вермикулита ухудшают качество и удорожают, стоимость его при перевозках на далекие расстояния. Выгоднее доставлять более тяжелое вермикулитовое сырье из районов его добычи к местам потребления.
Предприятия для производства теплоизоляционных материалов должны использовать предварительно обогащенное вермикулитовое сырье.
Вермикулит упаковывают в бумажные четырехслойные мешки, соответствующие требованиям ГОСТ 2226—88.
Примечание. Допускается по согласованию между поставщиком и потребителем поставка вермикулита в другой упаковке.
На каждый мешок должен быть поставлен несмываемой краской штамп или наклеена этикетка с указанием:
а) предприятия-изготовителя;
б) даты изготовления;
в) фракции и марки вермикулита;
г) номера партии;
д) обозначения настоящего стандарта.
При погрузке и разгрузке должны соблюдаться все меры предосторожности, обеспечивающие сохранность вермикулита и тары.
Транспортирование вермикулита должно производиться в крытых вагонах или других крытых транспортных средствах.
Хранение вермикулита производят раздельно по фракциям и маркам в условиях, не допускающих его распыления, увлажнения, уплотнения и загрязнения.
При хранении и транспортировании высота штабеля вермикулита, упакованного в мягкую тару, не должна превышать 1,5 м.
2.2.2 Асбест
2.2.2.1.Природные запасы асбеста велики. В России первое месторождение асбеста было открыто в 1720 на реке Тагиле. Большие залежи асбеста были обнаружены в 1878 в Канаде (они простираются и на территорию США), позднее – в Южной Африке, где горная гряда, содержащая асбест, тянется на сотни километров. На карте Среднего Урала можно найти города и поселки городского типа Асбест, Асбестовское и Новоасбест; на юге Канады, недалеко от Монреаля, – город Асбестос, в ЮАР – Асбестовые Горы. Асбест в небольших количествах найден в Альпах, Аппалачах, на Кавказе, в других горных районах.