Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
Зависимость (11.7) может быть использована для пересчета шкалы времени (например, для перехода от испытаний при Т=50 °С к Т=20 0C). Она применима для оценки долговечности стекловолокон, если имеются результаты ускоренных испытаний, но не предназначена непосредственно для использования при рабочем проектировании.
Как видно, вопросы, относящиеся к разработке аналитического аппарата для проектирования стеклофиброцементных композитов (изделий с их применением), сохраняют свою актуальность.
Для решения рассматриваемых задач использованы результаты экспериментальных исследований, представленных ранее в §11.2, в работах [18, 21], а также опытные данные других исследователей [4-8, 10-14].
На первом этапе исследования определяли исходную (эффективную) величину диаметров dfo волокон и напряжение P0 при их разрыве по формуле:
Po= WonbJndl, (11.8)
где N - сила разрыва волокон.
опыт f г-
На втором этапе после выдержки волокон в насыщенном растворе Ca(OH)2, имитирующим влияние щелочной среды гид рати рующегося цемента, устанавливали фактическую величину диаметров волокон dfT и напряжение Pt при их разрыве:Pr =MonbJrifr. (11.9)
Считаем, что снижение прочности волокон является следствием уменьшения в результате коррозии стекла их эффективного сечения. При этом, используя формулы (11.8) и (11.9) получим:
dfT =CfjPr/P0. (11.10)
Толщина t условного слоя стекла, который разрушается в результате коррозии, равна:
t = {dfo-dfT)/2. (11.11)
Величина условного слоя t весьма удобна для аналитического описания с учетом ее изменения (увеличения) во времени [17].
Вычисленные по формуле (11.11) значения t, исходя из данных испытаний алю-моборосиликатных и базальтовых волокон, приведены на рис. 11.8. В целом полученные кривые "t - Т" имеют возрастающий во времени характер, причем увеличение глубины коррозии наиболее интенсивно проявляется в течение первых 3 мес, далее замедляется.
а) і t, мкм
" 6)nk -П 9 -І1
MKM
Ay
/
/ /
/ /
і —4 / г г3,
-f U /г і« А 1
h и--"' 1
ш Л
время, мес
Рис. 11.8. Опытные данные (сплошные кривые) и расчетные значения (пунктирные кривые) толщины t условного слоя волокон, подвергнутого коррозии в насыщенном растворе Ca(OH)2
а - алюмоборосиликатные волокна диаметрами 6,5 (1), 10,3 (2), 46,0 (3), 90,1 (4) и 219,0 (5)мкм; б - базальтовые волокна диаметрами 6,7 (1), 15,1 (2), 33,4 (3) и 117,0 (4)мкм
Ранее было установлено [19], что с увеличением диаметра волокон масса CaO, поглощаемая единицей поверхности волокна повышается. Это подтверждается также результатами экспериментальных исследований, приведенными в §11.2 [18]. Совместное рассмотрение данных этих исследований и результатов настоящего анализа показывает, что, чем большую массу mCaQ поглощает единица площади поверхности волокон, тем больше толщина t условного слоя стекла и тем интенсивнее процесс коррозии (рис.11.8). Можно заметить (см. рис. 11.4,6), что до определенных пределов(при df< 80...100 мкм) с увеличением диаметра волокон наблюдается почти линейный рост поглощаемой массы CaOl при df> 80...100 мкм этот процесс замедляется и затухает. Аналогичный характер имеют зависимости "t- df (рис.11.9).
Представляет интерес рассмотрение параметров волокон после их взаимодействия в течение 12 мес с насыщенным раствором гидроксида кальция (рис.11.10). Для построения этих зависимостей использованы исходные данные, представленные в §11.2 [18]. При этом были оценены объемы, а также массовые доли mfEматериала алюмоборосиликатных и тт базальтовых волокон (в г), пораженные коррозией и сохранившиеся (рис. 11.10, а).
Сохранившиеся объемы волокон вычисляли по формуле:
Vfw^df7Vjdl (11.12)
где cffT= dfo— 2t\ Vfo=Myf =0,385см3 для алюмоборосиликатных волокон и Vfo = 0,357см3 для базальтовых; Jf - плотность волокон; dfo - исходный диаметр волокон.
Объемы пораженной части волокон определяли из условия:
Vfw =Vfo-Vnc. (11.13)
Из рис. 11.10,а видно, что с увеличением df объемы волокна, пораженные коррозией, уменьшаются (линии 1 графиков), несмотря на более интенсивное поглощение CaO единицей площади поверхности волокон, соответственно возрастают сохранившиеся части объемов волокон (линии 2). Аналогично изменяются и массовые доли волокон сохранившиеся и пораженные коррозией. Очевидно, это связано прежде всего с тем, что при увеличении диаметров волокон заметно снижается при прочих равных условиях поверхность их контакта с агрессивной средой.
В работе [17] было высказано предположение, что масса CaO, поглощенная волокном и масса волокна ITifgr, поглотившая указанное количество тСа0 связаны зависимостью:
KbaO = anTf9T'
где а - коэффициент корреляции.
На рис. 11.10,6 показано изменение а для рассматриваемых волокон после их выдержки в насыщенном растворе Ca(OH)2. При этом значения mCaQ были приняты по данным испытаний, приведенным в §11.2[18], а величину mfgV определяли с учетом (11.13) по выражению:
Mf9T=VfwYr (11.14)