CC BY
78
УДК 691(035.5)
Е.Н. Прудков, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-54-58, taa@uic.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
С.В. Кузьмина, асп., (4872) 35-88-13, taa@uic.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОЛИМЕРБЕТОННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Разработана методика прогнозирования долговечности полимерных композиционных материалов по линейной усадке, а также определено влияние дисперсного армирования на их прочностные свойства.
Ключевые слова: компорционные материалы, полимербетон, прогнозирование, долговечность материалов, армирование, усадка.
Прочностные и деформационные свойства полимербетонов на микроуровне определяются количеством, природой и соотношением вяжущего, модификаторов и наполнителей. Установлено, что изменение природы, дисперсности и объемного содержания наполнителя позволяет варьировать прочностными свойствами полимерных композиций в больших пределах [1].
Формирование макроструктуры полимерных композитов зависит в большей степени от количественного соотношения, прочностных и деформационных свойств связующего и заполнителя [2].
В настоящий момент одним из представителей из распространенных термореактивных смол, которые обладают лучшим комплексом свойств, являются эпоксидные. Изготавливаемые на их основе полимербе-тонные композиции имеют высокие показатели механических свойств, повышенную долговечность, но, однако, высокую стоимость. Снижение стоимости полимерных композитов может быть достигнуто за счет использования в качестве компонентов дешевых и недефицитных материалов. В данной работе рассматриваются полимербетоны с высокими упругопрочностными характеристиками, полученные пи применении отхода его промышленности - боя стекла, в качестве заполнителя и наполнителя, позволяющий получить полимерный композит.
Эпоксидна композиция - светопрозрачный дисперсно-армированный полимербетон (СДАП) - включает эпоксидную смолу, заполнитель -стеклобой, отвердитель, дисперсное армирование - мелкодисперсный наполнитель из стеклобоя и полипропиленовые волокна - фибры [2].
Целью исследований являлись разработка методики прогнозирования долговечности полимерных композиционных материалов по линейной усадке, а также определение влияния дисперсного армирования на ж прочностные свойства. Сравнение поводилось на составах СДАП с дисперсным армированием полимерной фиброй и без него.
В основу методики положен способ графического дифференцирования криволинейных зависимостей линейной усадки, полученных в ходе испытаний в возрасте до 60 суток. Результаты исследований на линейную усадку приведены в таблице.
Таблица
Результаты определения линейной усадки
Время х, сут Линейна усадка є і, %
Дисперсно-армированные СДАП СДАП без дисперсного армирования
1 0 0
3 3 - 0 о, 6, 1,410-2
7 1,110-2 2,510-2
4 1,310-2 3,7-10-2
28 1,4 -10-2 4,310-2
42 1,4 -10-2 4,410-2
120 1,4 -10-2 4,410-2
Графическое дифференцирование проводилось на криволинейном участке полученных при испытания кинетических зависимостей линейной усадки Х от времени 1, где наблюдается заметное изменение скорости процессов.
Так как криволинейные зависимости указывают на возрастание показателя х от продолжительности испытаний 1, то проверяли правомерность описания этих кинетических кривых уравнением вида Х(т) = Хпред - УіехР(_Кіт) - У2 ехр(-К2і).
Геометрический дифференциал - это приращение абсциссы точки
на касательной к графику функции Х = ?(х).
Экстраполируя линейные участки графика, полученного при графическом дифференцировании, определяли Хпред уравнения (1). Установлено для дисперсно-армированных СДАП Хпред=2,62-10-3 мм, для СДАП без дисперсного армирования волокнами Хпред=7,4-10-3 мм.
^ , 1п(Хттреп - X)
Графическим построением зависимости р Л от 1 опреде-
ляли для каждого исследуемого состава СДАП значения Уі и Кі. Для дис-
_2
персно-армированных волокнами СДАП 1пУі = _4,5,Уі _1,11 '10 ;
_3
Кі = 3,88-10 ,дл СДАП без дисперсного армирования 1пУі -_2,8,
Уі -6,1 '0 ;Кі -1,06 '0 . Даее определяли У2и К, исходя из усло-
вия, что при 1-0 Х0 0. Для дисперсно-армированных волокнами
— 2 —3
СДАП У2 = 1,52 '10 мм, К = 4,5 '10 , для СДАП без дисперсного армирования^ -1,3'0 2мм, К2 = 4,8'0 3.
В ходе работы получили уравнения, описывающие закономерность изменения линейной усадки в продолжительные сроки. Для дисперсно-армированных волокнами СДАП
Х(т) = 1 — 4,24ехр(—0,004т) — 5,8ехр(—0,005т); для СДАП без дисперсного армирования
Х(т) = 1 — 8,24ехр(—0,0011т) —1,76 ехр(—0,005т).
Вышепредставленные уравнения позволяют прогнозировать величину линейной усадки на длительный срок.
Из результатов следует, что введение полипропиленовой фибры (дисперсное армирование волокнами) существенно влияет на показатель линейной усадки эпоксидных композитов как в ранние, так и в более поздние сроки (рис. 1). Установлено, что исследуемый параметр - «линейная усадка - время» - изменяется во времени по затухающей кривой, приближаясь к значению, которое является результирующим показателем свойства получаемого материала. Линейна усадка приближается к эксплуатационному (стабилизационному) значению в течение времени, приблизительно равному т. Таким обраом, величина т является тем временным критерием, по которому можно проводить оценку степени готовности композита к эксплуатации.
Рис. 1. Зависимость величины линейной усадки от времени: 1 - дисперсно-армированные волокнами СДАП;
2 - СДАП без дисперсного армирования
Дисперсное армирование волокнами является образованием новой фазы, в результате чего формируется её пространственный каркас, пронизывающий объем. Пространственно связанный фиброй структурный каркас следует рассматривать как качественно новое образование. В процессе роста новой фазы матричная среда остается пространственно связанной и в результате линейна усадка значительно меньше, чем у композиций без дисперсного армирования волокнами.
Полученные данные свидетельствуют о значительном снижении величины линейной усадки (в 3 раза) при введении дисперсно-армирующего материала - полипропиленовой фибры. Время 1 стабилизации линейной усадки наступает в возрасте 42 суток доя композиций без дисперсного армирования и 28 суток - с дисперсным армированием волокнами.
Дисперсное армирование СДАП в виде волокон создает структуру, более устойчивую к воздействию рарушающих нагрузок. При исследовании влияния дисперсного армирования на прочностные показатели СДАП (рис. 2) было получено, что полипропиленовое волокно «Фибрин» увеличивает предел прочности при изгибе на 9 %, а предел прочности при сжатии - на 21 %.
\У//У//\ - дисперсно армированные ІІКМ:
|::^^:::::| - І ІКМ беЗ ДИСНерСНОГО арМІфОВаНИЯ.
Рис. 2. Влияние дисперсного армирования на прочностные свойства ПКМ
В результате выполненных исследований получены кинетические закономерности изменения величины линейной усадки во времени доя по-лимербетонных композиционных материалов. Установлено влияние дисперсного армирования на время стабилизации усадки. Также установлено,
что дисперсное армирование волокнами увеличивает прочность на сжатие и изгиб. На основании полученных результатов можно сделать вывод, что дисперсное армирование волокнами позволяет получить полимербетонные материалы с более долговечными эксплуатационными показателями.
Список литературы
1. С вето прозрачные дисперсно-армированные полимербетоны / Е.Н. Прудков [и др.] // Актуальные проблемы строительства и строительных индустрии. Тула : ИПП «Тульский полиграфист», 2005. С. 47.
2. Светопрозрачные дисперсно-армированные полимербетоны для ремонта и отделки помещений / Е.Н. Прудков [и др.] // Стройпрофиль. 2006. № 1 (47). С. 94 -95.
3. ГОСТ 24544-81 Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести.
E. Prudkov, S. Kuzmina
Durability prediction of polymer concrete composites
Development of methods of forecasting durability of polymer composers infectious materials (SDAP) is determined by the linear shrinkage, as well as determine the effect of dispersed reinforcement on the mechanical properties ofSDAP.
Получено 19.01.09
УДК 691.263.5
Е.Ю. Нечаева, асп., (4872) 35-54-58, taa@uic.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
Р.А. Тугушев, асп., (4872) 35-54-58, taa@uic.tula.ru (Росси, Тула, ТулГУ),
В.М. Уруев, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-54-58, taa@uic.tula.ru (Росси, Тула, ТулГУ)
МОДИФИКАЦИЯ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА
Рассмотрены способы улучшения различных свойств строительною гипса. Ключевые слова: гипс, экология, стройиндустрия, изоляция, гипсовые смеси.
Одна из главных задач предприятий стройиндустрии - улучшение потребительских качеств и функциональных свойств продукции: прочности, легкости, тепло-, звуко-, водонепроницаемости. Особенно актуальны сейчас покаатели экологичности материалов и удельного энергопотребления, все серьезно влияющие на экономику.
