Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
Нельзя не отметить, что опыты по измерению количества CaO, поглощаемого единицей массы волокон, проводившиеся разными исследователями отличаются определенной условностью. Понятно, что действительное количество mCaQ до определенного предельного момента поглощается, (см.формулу (11.14)) только частью единицы массы волокон, которая реально подвергается коррозии. Поэтому, измеряемые значения поглощаемой массы CaO, приходящиеся на 1 г волокон, следует, строго говоря, относить на массу определяемую выражением (11.14). При этом фактические значения массы CaO, отнесенные к указанной (прокорродированной) части массы волокон, существенно выше в сравнении с той же массой CaO, отнесенной к 1 г волокна (рис. 11.10,в).
Определяющим при коррозии волокон является процесс взаимодействия гидро-ксидов щелочных металлов с кремнеземом стекла, оказывающим значительное влияние на формирование несущего каркаса материала волокон [1]. Принимая это во внимание, получим:
"ЪоМ/о, =Mcao/М8Ю = 56,08/60,1 = 1/1,07, (11.15)
где МСа0 и MsiQ2 - массы CaO и SiO2, выраженные в г/моль. 6)tt,
MKM
А
\з
F г
/ г
I
/
20 40 60 80 100 120 диметр волокон, мкм
100 120 140 160 180 200 220 диметр волокон, мкм
Рис.11.9. Характер изменения зависимости t~df во времени
а - волокна Е; б - базальтовые волокна; 1,2, и 3 - соответственно 3,6 и 12 мес
ITIfs, г IJIfs, г Vrc, CM2 0,40
« =mCaOll71fgT
0,98 0,84 0.70 0,56 0,42 0,28 0,14
1,00 0,91 f 0,78 0,65 0,52 0,39 0,26 Г 0,13
-0,35 0,30 -0,25 -0,20 -0,15 -0,10 -0,05
0385 0,357
V ? а
\ h /у
* ч \ / MT
ч / Чг\
7 \ V J
/ ч ч/ ,л
а » V .і
0,20 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0f02
0 20 40 60 80 100 120 140 160180200220 CaO, мг df, мкм
б
• *
у
Сщ+ш,
і
180 160 140 120 100 80 60 40 20
в
2
2
— *- _ — ---
"т
, / 1
--- ¦
0 20 40 60 80 100 120140160180200 220
dfy мкм
0 20 40 60 80 100 120140160 180200220
df, мкм
Рис.11.10. Параметры волокон после их взаимодействия с насыщенным раствором Ca(OH)2 в течение 12 мес
Сплошные и пунктирные кривые соответственно алюмоборосиликатные и базальтовые волокна; а - части объемов Vfz и массовые доли алюмоборосиликатных mfE и базальтовых т(Б волокон, пораженные коррозией (1) и сохранившиеся (2); исходные объемы алюмоборосиликатных волокон -0,385см3 (pf - 2,6г/см3), базальтовых - 0,357см3 (pf = 2,8г/см3); б- зависимость отношения тСа0, поглощенной волокнами (установленной в опыте), к фактической (пораженной коррозией) массе волокон mfgV поглотившей CaO; в -опытные данные (1) поглощения CaO на 1г волокон и расчетные (2), приходящиеся на пораженную часть волокна Следовательно, каждая единица массы CaO вступает во взаимодействие с 1,07 единиц массы SiO2. Разрушение кремнеземного каркаса приводит к ослаблению (снижению прочности) связанных с ним остальных структурообразующих компонентов стекла. При этом разрушается 1,07/jUs/o единиц массы стекла (^szo2 - относительное содержание SiO2 в стекле). Например, в наших опытах в бесщелочных алюмоборосиликатных волокнах JUsiQ2 составляло 0,54, а в базальтовых 0,51.
Учитывая это и используя соотношения (11.15), можно определить толщину t условного слоя волокон, разрушаемого коррозией при взаимодействии с насыщенным раствором Ca(OH)2:
Vfm = WH^--St, отсюда /H07mCao IO4i
XfMsiO2 YffUsi0
где Vfrn - объем корродируемого слоя волокон; тСа0 - масса поглощенного CaO,
мг/см2; S - поверхность волокон, см2/г; yf- плотность волокон, мг/см3; t - толщина условного слоя коррозии, мкм.
Из формулы (11.16) видно, что t прямо пропорциональна поглощаемой массе
mCaO-
Коэффициент тдл , учитывающий снижение прочности волокон стеклофиброце-ментных элементов во времени, равен:
тдл= NJN0t (11.17)
ИЛИ тдл - „ 2
P тг г2 D <тт г 2 (г t ^2 ^ ' ^
_ 0 Г - pO7r rfT - Ггп ~ *
PO^ rfО Prfо
fo_
V Г*> У
1-
V Г* У
(11.18)
где rfo - исходный радиус сечения волокна; гп- радиус рабочего (эффективного)сече-ния волокна в момент времени т.
Таким образом, задача сводится к выявлению зависимости для определения толщины условного слоя стекла, который растворяется (корродирует) в результате воздействия на волокно продуктов гидратации цементного вяжущего. Как следует из проведенного анализа, толщина указанного слоя зависит от двух факторов: от продолжительности воздействия на волокно щелочной среды, возникающей при твердении цементного камня (имитируется воздействием на волокно насыщенного раствора гид-роксида кальция), и от удельной поверхности контакта волокна с щелочной средой, т.е. при прочих равных условиях от диаметра исходного волокна.
Функция t = f(r) имеет возрастающий характер, однако с течением времени интенсивность роста становиться значительно меньше. Анализ опытных данных показал, что влияние фактора времени на рассматриваемые процессы можно отразить функцией:
