Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
250
250
200
150
100
50
б)
А 6
/7
/8
IOd 9
0,01 0,02 0,03
Относительная деформация, ef
Рис.1.9. Диаграммы растяжения волокон из бесщелочного стекла диаметром, мкм: 1-4 — 6; 19,3; 54 и 100 соответственно; 0,01 0,02 0,03 5-6 — 6; 7-8 —19,3; 9 — 54; 10 — 100
40 60 80 df, MKM
20 40 60 80 df, мкм
Рис.1.10. Относительные деформации (а) и предельные напряжения при разрыве (б) волокон из
стекла типа E в зависимости от их диаметра
1 — в соответствии с диаграммой рис.1.9,а; 2 — то же, рис.1.9,6
кон еще не нашли отражения в нормативных материалах для проектирования стеклоармированных конструкций. На основании проведенного анализа при выполнении расчетов подобных конструкций рекомендуются следующие значения модулей упругости и относительных удлинений волокон (табл.1.9) [19].
Таблица 1.9
Зависимости модуля упругости и деформации волокон от их диаметра
Диаметр волокон, мкм Модуль упругости, МПа Упругое удлинение, %
10-20 73500-74500 2,7-1,5
40-60 76000-77000 1,3-1
80-100 78000-79000 0,75-0,5 Щелочеустойчивость стеклянных волокон
Как уже отмечалось выше, наиболее активным и агрессивным по отношению к стеклам компонентом жидкой фазы гидратирующихся портландцементов является Ca(OH)2 [4, 14, 20]. Использование вяжущих, не выделяющих в процессе гидратации Ca(OH)2, например, глиноземистого и гипсоглиноземистого цементов, существенно замедляет процессы разрушения стеклянных волокон, но не прекращает эти процессы полностью [14, 20, 21].
В работе [20] представлены результаты исследований устойчивости стекла и стеклянных волокон различного химического состава, подвергнутых воздействию среды, имитирующей щелочную фазу твердеющих портландцементов, а также непосредственно воздействиям жидкой фазы цементного вяжущего. Исследованиям были подвергнуты опытные составы стекла, полученные в Государственном институте стекла (ГИС), Всесоюзном институте стеклопластиков и стекловолокон (ВНИИСПВ) и в Львовском филиале института строительных материалов и изделий (УкрНИИСМИ). Исследовали также стандартные (эталонные) составы алюмоборосиликатного (бесщелочного) и щелочесиликатного стекла. Химический состав исследованных стекол приведен в
табл. 1.10.
Устойчивость опытных составов стекол и стекловолокон к воздействию насыщенного раствора гидроксида кальция исследовали методом определения активности гидравлических добавок и оценивали по количеству Ca(OH)2 в пересчете на CaO, поглощенного 1г стеклопорошка. Стеклопорошок, полученный из гранул массивного стекла, имел удельную поверхность 2800-3000 см2/г.
Взаимодействие стекол с раствором Ca (OH)2 характеризуется обменом щелочных ионов, содержащихся в стекле, на катионы раствора и реакциями гидратации. Эти процессы, сопровождающиеся поглощением из раствора Са++, приводят к разрыхлению поверхностного слоя стекла. Важную роль играют также ионы ОН, которые, внедряясь во внутренние слои стекла, приводят к разрушению связей Si — О — Si. Уменьшение содержания щелочных ионов в стекле могло бы привести к торможению обменных реакций, однако при варке стекла и выработке волокон из таких стекол возникают значительные технологические трудности. В связи с этим, большинство исследователей пришли к выводу о необходимости связывания щелочных ионов, содержащихся в стекле, в устойчивые комплексы за счет введения в стекло оксидов элементов, относящихся главным образом к IV группе периодической системы Менделеева, в том числе оксидов циркония, титана и олова.
На рис.1.11 представлены кривые, характеризующие кинетику поглощения катионов кальция из насыщенного раствора Ca(OH)2 стандартными стеклами бесщелочного и щелочного составов и опытными стеклами, содержащими различное количество оксидов ZnO2, а также TiO2 и SnO.
Исследования показывают, что все без исключения силикатные стекла независимо от их химического состава вступают во взаимодействие с раствором Ca(OH)2. Однако количественная картина этих процессов весьма неодинакова. Поглощение извести стеклами бесщелочного и щелочного составов протекает весьма интенсивно практически с самого начала. Некоторое различие наблюдается лишь в первые моменты (в течение примерно 2мес) , когда скорость взаимодействия с раствором Ca(OH)2 бесщелочных стекол оказывается несколько ниже, чем стекол щелочного состава. На кривых поглощения CaO для большей части цирконийсодержащих стекол можно выделить два характерных участка. В первый период времени процессы взаимодействия протекают весьма незначительно, т.е. наблюдается определенный индукционный период (2—5 мес). Затем интенсивность поглощения CaO повышается пропорционально времени. Индукционный период в начале взаимодействия характерен для всех без исключения стекол, однако его продолжительность для стекол бесщелочного и щелочного составов незначительна.
Анализ кинетики взаимодействия цирконийсиликатных стекол с раствором Таблица 1.10
Химический состав подвергнутых испытаниям стекол и стекловолокон
Стекло Содержание оксццов, % по массе
