ГлавнаяНами 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.
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.
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).
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:
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.
