Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
<3
12
время, мес
время, мес
Рис.11.7. Влияние продолжительности выдержки T в насыщенном растворе Ca(OH)2 на прочность
волокон при растяжении Pm
а, б - алюмоборосиликатные волокна диаметром 6,5 (1), 10,3 (2), 46,0 (3), 90,1 (4) и 219,0 (5) мкм; в, г- базальтовые волокна диаметром 6,7 (1), 15,1 (2), 33,4 (3) и 117,0 (4)мкмлокна диаметром 6,5мкм после 3 мес выдержки в аналогичных условиях сохраняли более 40% прочности, а после 12 мес - 28%.
С увеличением диаметра волокон уровень потери прочности снижается, при-чемв большей мере это проявляется у базальтовых волокон. Алюмоборосиликат-ные волокна диаметром 219мкм и базальтовые волокна диаметром 117мкм сохраняли свою прочность после выдержки в насыщенном растворе Ca(OH)2 в течение года.
Полученные данные могут быть учтены при анализе и выводе расчетных зависимостей долговременной прочности базальтоволокнистых композитов на основе цементных матриц.
11.3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ВО ВРЕМЕНИ ПРОЧНОСТИ СТЕКЛОФИБРОЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ
При разработке методов расчета стеклофиброцементных конструкций необходимо учитывать снижение прочности стекловолокон вследствие их коррозии в цементных матрицах с течением времени [1, 16].
Прочность композита на растяжение в случае жесткого сцепления волокон с матрицей выразим в виде известной зависимости:
Oc =CTmJUm+CTfJUfl (11.1)
где о. о. Of— пределы прочности на растяжение композита, матрицы и воло-
(л (T) I
кон, соответственно; Hf— объемные доли матрицы и армирующих волокон в композите.
Вследствие коррозии, обусловленной воздействием щелочной среды гидратиру-ющегося цемента, уменьшаются эффективный диаметр волокон и площадь их поперечного (рабочего) сечения. Эти изменения представим как функцию, связанную со снижением предела прочности волокон, хотя в действительности при уменьшении сечения волокон снижается сила, которую они способны воспринимать (вследствие уменьшения значений Hf в конструкции), при условии, что предел прочности (напряжение при разрыве) является условно постоянным для каждого конкретного волокна (для любых участков его поперечного сечения) независимо от процесса коррозии.
Для учета данных обстоятельств введем в формулу (11.1) коэффициент условий работы тдл\
Oc = CTmHm + ofmdnjuf. (11.2)
Цель настоящего исследования — разработка аналитического аппарата для оценки коэффициента тдл. При этом практический интерес представляет определение не только долговременной прочности армирующих волокон, но и их прочности в любой текущий момент времени. Поэтому коэффициент тдл следует представлять как функцию времени:
тдл =тдл{т)-
Чтобы оценить кривые «прочность-время» для стеклоцементных образцов с применением волокон «Цем-Фил», подвергнутых испытаниям на изгиб и растяжение, были предложены логарифмическая и экспоненциальная зависимости [8]:
сг = а-Ыодг, (11.3)
сг = а + Ье~СТ, (11.4)
а при исследовании образцов с применением волокон Щ-15-ЖТ - зависимость [14]:
сг = а-Ь\пт, (11.5)
где коэффициенты а, Ь, с устанавливались по опытным данным и в соответствии сними экстраполировались уровни изменения прочности на расчетный период. Вместе с тем, в рассматриваемых работах не сделано каких-либо обобщений по указанным коэффициентам, не различаются ситуации между снижением прочности волокон и снижением прочности в изделиях, в том числе между снижением прочности в растянутых и изгибаемых элементах. Поэтому зависимости (11.3), (11.4) и (11.5) не рассматриваются в качестве расчетных для реального проектирования.
В работе [4] исследуемая зависимость у= Pk/Pот времени T выражается через диаметр d корродированных волокон (применительно к E и Щ-15-ЖТ):
d=d-KT (11.6)
где P и Pk - исходная прочность волокон и прочность их после коррозии, соответственно; d- диаметр исходного волокна; К - скорость изменения диаметра.
Отсюда: г = 100
ґ d-KT ,^(КЛ2о ^J /О
ч
= 100
V
T2 - 200
V
T + 200.
Отмечено [4], что сопоставление теоретических зависимостей с полученными экспериментально, позволяет сделать вывод о качественном совпадении их характера. К сожалению, значения скорости изменения диаметра во времени, выражаемые параметром K1 для исследуемых волокон в указанной работе [4] не приведены. Представленный ниже анализ толщины t условного слоя волокна, поражаемого в результате коррозии, показывает, что скорость этого поражения не постоянна, а замедляется с течением времени.
Известен также метод [1] для прогнозирования изменения свойств стеклоцемен-та во времени, основанный на определении прочности материала при различных режимах его тепловлажностной обработки (ускоренные испытания) и экстраполяции полученных данных на температуру эксплуатации 20°С. Для этого предложена зависимость:
«од Th/Tt2 = Ecp Ді9,147T2T1 /(T2 - T1)], (11.7)
где Ttv Tf2 - продолжительность тепловлажностной обработки при температурах T1 и T2; Ecp - среднеарифметическая константа температурной зависимости процесса старения (определяется по результатам опытных зависимостей «температура-время»).