Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




15.10.2018


15.10.2018


08.10.2018


08.10.2018


08.10.2018


02.10.2018


01.10.2018


28.09.2018


27.09.2018


27.09.2018





Яндекс.Метрика
         » » Свойства и оптимизация армированных каркасов

Свойства и оптимизация армированных каркасов

31.03.2016

При испытании на сжатие бетоны разрушаются обычно от растягивающих усилий. При этом в зависимости от вида связующего и заполнителей разрушение может происходить как по матрице и заполнителю, так и по области их контакта. В связи с этим повышение прочности бетонов при сжатии достигается за счет применения в композитах матриц с повышенной прочностью на растяжение и введения дисперсной арматуры. Например, у полимербетонов, армированных дисперсной арматурой, прочность повышается на 20—40 % по сравнению с неармированными. В качестве арматуры могут быть применены волокна, изготовляемые для широкого класса армированных композиционных материалов, а также различные отходы предприятий по производству металлической проволоки, неорганических и органических волокон.
Нами проведены исследования влияния дисперсного армирования на прочностные свойства каркасных полимербетонов (при этом дисперсная арматура вводилась при изготовлении каркаса). Установлено, что введение армирующих волокон значительно повышает прочность каркаса. В табл. 5.13 приведены прочностные свойства дисперсно-армированных каркасов, составленных на эпоксидной смоле марки "Эпилок" и гранитных заполнителях.
Свойства и оптимизация армированных каркасов

Из таблицы следует, что более высокая прочность соответствует каркасам с угольными волокнами. Из-за специфических свойств они более равномерно распределяются в клеевом составе каркаса и увеличивают толщину оболочки вокруг гранул. Такое армирование эффективно для изделий из чисто крупнопористых бетонов. Для каркасных же композитов, где важна совместная работа каркаса и матрицы, более подходят стеклянные волокна, которые из-за высокой жесткости не огибают поверхность гранул, а распределяются в объеме хаотично — и в клее каркаса, и в порах. После пропитки пор такого каркаса матрица взаимодействует с ним по зернам заполнителя и волокнам. За счет этого достигается лучшее сцепление матрицы с каркасом.
На рис. 5.8 представлены графические зависимости "напряжение — деформация" армированных и неармированных каркасов на гранитном и керамзитовом заполнителе. Графики показывают различный характер разрушения материалов. Неармированные каркасы характеризуются хрупким разрушением. Диаграмма имеет прямолинейный характер вплоть до разрушения.
Свойства и оптимизация армированных каркасов

После появления первой трещины (дефекта) происходит их интенсивное нарастание. Развитие дефектов приводит к быстразрушению, причем оно происходит в упругой стадии работа материала. У армированных же каркасов наблюдается вязкое разрушение при сжатии, и на диаграмме появляется нисходящая ветвь. Разрушение происходит от накопления повреждений — постепенного разрыва дополнительных связей.
Наибольшая прочность армированных каркасов достигается при оптимальных содержании и длине армирующих волокон. Оптимизация каркаса по этим факторам производилась с помощью математических методов планирования эксперимента (табл. 5.14).
Свойства и оптимизация армированных каркасов

Для выполнения эксперимента была выбрана матрица в виде плана Коно, состоящая из 9 опытов. Факторами варьирования являлись: х1 — процентное содержание волокон, х2 — длина волокон. В качестве дисперсной арматуры использовались фибры щелочестойкого стекловолокна марки Щ-15 ЖТ, а заполнителем служил гранитный щебень фракции 5—10 мм. Связующим каркаса являлась эпоксидная смола марки ЭД-20, отверждаемая полиэтиленполиамином. Оптимизируемые параметры — предел прочности при сжатии, растяжение при изгибе и удельная ударная вязкость.
После статистической обработки результатов эксперимента получены уравнения регрессии, характеризующие зависимость оптимизируемых парам от варьируемых факторов:
Свойства и оптимизация армированных каркасов

Из уравнений следует, что оптимизируемые показатели зависят от обоих выбранных факторов. По математическим моделям построены двухмерные графические зависимости, позволяющие подбирать состав каркасной смеси с требуемыми прочностью на сжатие (Rсж), изгиб (Rи) и удельной ударной вязкостью (а) (рис. 5.9). Поверхности отклика являются эллипсоидами вращения. Оптимальные свойства каркасов достигаются при длине волокон в пределах 1—1,5 см и при их количественном содержании в пределах 1—1,4 %. Снижение прочности каркаса при длине волокон более 1,5 см объясняется тем, что в этом случае выше неоднородность смеси. Количество волокон, воспринимающих усилия, при длине 1 см больше по сечению, чем при длине волокон 2 и 3 см, при одинаковом их процентном содержании. Учитывая хорошее взаимодействие цементных и битумных связующих с асбестовыми волокнами, при получении дисперсно-армированных цементных и битумных каркасов эффективнее применять волокна на основе асбеста.
Свойства и оптимизация армированных каркасов