2московский ордена
ГЛАВА 3. ВОЛОКНИСТЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
жүктеу/скачать 3,84 Mb. Pdf көрінісі
|
Композиционные материалы в строительстве уч.пособ
| ГЛАВА 3. ВОЛОКНИСТЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
3.1. Общие положения В последние годы исследования и инновации в разработках высокоэффективных и мно- гофункциональных строительных материалов строительной отрасли достигли значительных объемов. Современные строительные материалы должны быть не только экологически безо- пасными, энергосберегающими с точки зрения защиты окружающей среды, но и обладать высокими прочностными показателями, повышенной долговечностью и износостойкостью. Наиболее полно этим требованиям соответствуют дисперсно-армированные волокнистые композиты, с равномерным, заданным или произвольно ориентированным во всем объеме матрицы волокном. К ним относятся фибробетоны, фиброкерамы, фибролаты и т.д. Присутствие высокопрочных волокон в фибробетонах на основе минеральных вяжущих способствует повышению физико-механических показателей, снижению расхода сырьевых материалов при их производстве, экономии времени на изготовление, уменьшению толщины конструкций с сохранением заданных прочностных характеристик по сравнению с традици- онными видами бетона и железобетона При воздействии внешних нагрузок на фибробетон высокопрочные волокна восприни- мают основные напряжения и обеспечивают жесткость и прочность композита. При этом не- обходимо обеспечить равномерное распределение волокна по всему объему пластичной матрицы, доля которого в объеме может достигать 75 % и более. В соответствии с составом, происхождением и основными свойствами различают сле- дующие виды волокон: − высокомодульные (стальные, углеродные, стеклянные и др.) и низкомодульные (поли- пропиленовые, вискозные и др.); − природные (асбестовые, базальтовые, шерстяные и др.) и искусственные (вискозные, полиамидные и др.); − металлические (стальные) и неметаллические (синтетические, минеральные). Армирующие волокна композитов должны удовлетворять комплексу эксплуатационных и технологических требований: − модуль упругости больше, чем у матрицы композита; − химическая стойкость в щелочной среде бетонов, обеспечивающая отсутствие разру- шения; − объем выпуска волокон должен соответствовать обеспечению объемов производства изделий из фибробетонов; − минимальная стоимость. Существует гипотеза, основанная на том, что в дисперсно-армированых бетонах при ис- пользовании волокнистых наполнителей матрица композита передает приложенную нагрузку за счет касательных сил равномерно распределенным в ней волокнам, действующим по по- верхности раздела фаз. Основную долю напряжений будет воспринимать волокнистый напол- нитель если его модуль упругости больше модуля упругости цементной матрицы. При этом общая прочность композита прямо пропорциональна объемному содержанию волокон. Для армирования композиционных слоистых материалов применяются непрерывные во- локна с отношением длины волокна к диаметру 𝑙/𝑑 = ∞ и дискретные короткие волокна с хаотичным расположением в матрице с отношением длины к диаметру 𝑙/𝑑 = 10 1 − 10 3 . В качестве армирующего компонента в волокнистых композитах могут применяться во- локна органического происхождения, стеклянные, металлические, углеродные, борные, а так- же кристаллы ряда карбидов, оксидов, нитридов и других соединений в виде волокон и ни- тей. В свою очередь основой волокнистых наполнителей являются непрерывные или дис- кретные (прерывные) элементарные волокна, которые могут использоваться самостоятельно или для производства других форм волокнистых материалов: нитей, проволок, жгутов, сеток, тканей, лент, холстов и т.п. 15 |