Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
Вместе с тем, полимерное матрицы отличаются тем, что даже при кратковременных испытаниях монотонно возрастающей нагрузкой, они имеют, наряду с упругим, явно выраженный нелинейный (связанный с пластическими деформациями) участок. Поэтому фактические напряжения в матрице при достижении предельной деформации волокон в композите будут несколько выше (рис. 10.2).
Тем не менее, с небольшой погрешностью, идущей в запас, определение значения а*т на основании линейной диаграммы деформирования существенно облегчает расчет (см. формулу 10.8), при этом в расчете проще пользоваться не модулем упругости E , а выражением о /г и, соответственно, произведением о на отношение
т ти ти ти
предельных деформаций волокон и матрицы, т.е. ?fufemu. При вычислении \хтЫ в этом случае по формуле (10.8) полученный результат будет весьма незначительно превышать (идти в запас) значение фактической величины необходимой для композиционного материала.
При вычислении [х следует также учитывать влияние ориентации волокон в композите, их анкеровку, связанную при прочих равных условиях с длиной используемых волокон, условия эксплуатации и др. факторы, которые могут оказывать влияние на работу КМ. Таблица 10.1
Исходные показатели компонентов композиционных материалов на основе мелкозернистого бетона и значения минимально необходимого содержания волокон в сопоставляемых вариантах
Композиционный материал Показатели матрицы Показатели волокон Iх г Itun
волокно матрица O ти МПа є ти Y • т г/см3 /" МПа МПа Ег МПа Y/ г/см3 (10.13) К=1 однонаправленное армирование K= 1,3 двухмерное армирование К=2,б произвольная ориентация волокон К=4,2
% % кг/м3 % кг/м3 % кг/м3
Грубое базальтовое Мелкозернистый 1.5 0.0002 2.1 200 20 90000 0.002 2.6 0.8 — — — — 3.36 87.4
диаметром 100 мкм, бетон на портланд- 2.0 0.0002 2.1 200 20 90000 0.002 2.6 1.1 — — — — 4.62 120.1
длиной 40 мм цементе 2.5 0.0002 2.1 200 20 90000 0.002 2.6 1.4 — — — - 5.88 152.9
Рубленное (корот- Мелкозернистый 1.5 0.0003 2.0 1000 27 90000 0.011 2.6 0.1 _ _ 0.42 10.9
кое) базальтовое бетон на основе 2.0 0.0003 2.0 1000 27 90000 0.011 2.6 0.15 — — — — 0.63 16.4
диаметром 10- гипса (гипсоце- 2.5 0.0003 2.0 1000 27 90000 0.011 2.6 0.2 — — — — 0.85 22.1
12 мкм, длиной ментнопуццолана)
40 мм
Непрерывное То же 1.0 0.0003 2.0 1000 27 90000 0.011 2.6 0.1 0.13 3.38 0.26 6.76 — _
базальтовое 1.5 0.0003 2.0 1000 27 90000 0.011 2.6 0.15 0.2 5.2 0.4 10.4 — —
диаметром 10- 2.0 0.0003 2.0 1000 27 90000 0.011 2.6 0.2 0.26 6.76 0.52 13.5 — —
12 мкм Таблица 10.2
Исходные показатели компонентов композиционных материалов на основе полимерных матриц и значения минимально необходимого содержания волокон в сопоставляемых вариантах
Композиционный материал Показатели матрицы Показатели волокон г mm
волокно матрица G ти МПа о* т МПа 8 ти Y * т г/см3 МПа Ef МПа Zf Ъ г/см3 (10.8) K= 1 однонаправленное армирование К=1,3 двухмерное армирование К=2,6 произвольная ориентация волокон К=4,2
% % кг/м3 % кг/м3 % кг/м3
Грубое базальто- Полимерная с 30 2.4 0.025 1.2 200 90000 0.002 2.6 13.9 — — — — 58.4 1518
вое диаметром минеральным 40 2.4 0.033 1.2 200 90000 0.002 2.6 19.0 — — — — 79.8 2075
100 мкм, длиной наполнителем
40 мм
Рубленное (корот- Тоже 30 13.2 0.025 1.2 1000 90000 0.011 2.6 4.15 — — — — 17.4 452
кое) базальтовое 40 13.2 0.033 1.2 1000 90000 0.011 2.6 6.58 — — — — 27.6 718
диаметром 10- 60 13.2 0.05 1.2 1000 90000 0.011 2.6 11.5 — — — — 48 1251
12 мкм, длиной
40 мм
Непрерывное То же 30 13.2 0.025 1.2 1000 90000 0.011 2.6 1.7 2.21 57.5 4.42 115 — —
базальтовое 40 13.2 0.033 1.2 1000 90000 0.011 2.6 2.7 3.51 91.3 7.0 183 — —
диаметром 10- 60 13.2 0.05 1.2 1000 90000 0.011 2.6 4.7 6.11 159 12.2 318 — —
12 мкм В таблицах 10.1 и 10.2 приведены принятые для проведения анализа исходные показатели компонентов композиционных материалов (волокон и матрицы), а также расчетные значения необходимого содержания \хтЫ базальтовых волокон, обеспечивающие нижнюю границу оптимальной работы KM в заданных условиях. При этом полученные значения \imin связаны с величиной коэффициента К = 1/К^ где К — коэффициент, учитывающий влияние различных факторов (условий) на работу композиционного материала.
K=K К. Kri Ku ,
t or I Э H
где К — коэффициент ориентации волокон, при этом принято: Ko= 1-0,5-0,33 для непрерывного однонаправленного, непрерывного двухмерно направленного и объемно-произвольного армирования, соответственно.
K1— коэффициент, учитывающий влияние длины фибр: K1= 1 для непрерывного волокна и K1= 0.9 при длине волокон (фибр) 40 мм;
K3 — коэффициент, учитывающий условия эксплуатации: для эксплуатации на открытом воздухе K3 = 0.9;
Kh— коэффициент надежности по работе: Kh = 0.85.
С учетом сказанного получены следующие значения коэффициента К и К:
Kf = 1, соответственно K= 1;
