CC BY
46
Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения - Введ. 01.01.1991 г. - М.: ФГУП ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 1991. - 104 с.
4. ГОСТ 30402-96. Материалы строительные. Методы испытания на воспламеняемость - Введ. 30.03.1997 г. - М.: ФГУП ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 1997. - 27 с.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ
А.С. Дробыш, научный сотрудник, А.В. Ширко, доцент, к.ф-м.н., Командно-инженерный институт МЧС Республики Беларусь,
г. Минск
В лаборатории Белорусского государственного технологического университета были проведены испытания композитной арматуры на растяжение. В качестве образцов для испытания, была выбрана арматура со стекловолокнистым наполнителем и матрицей из полиэтилентерефталата (ПЭТФ). Испытывалась арматура диаметром 8 мм и диаметром 10 мм. Для крепления арматуры в разрывной машине применялись специально изготовленные крепежные элементы (рис.1).
Деформации образца определялись на базе 50 мм с помощью индикатора часового типа, имеющего цену деления 0,005 мм. Экспериментальные данные по растяжению арматуры представлены на рисунке 2, где показана зависимость усилия сопротивления арматуры от показания индикатора.
28000 24000 20000
16000
/•', н
12000
8000
4000-
0
' 1 1 -с— с! = 8 ■ мм 1 1 1
-А- -(1 = 10 мм
7 ■
/
■ч
Т
0,0 0,1
-Г
—
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 /,-, мм
Рис. 1. Крепление арматуры
Рис. 2. Экспериментальные данные по растяжению композитной арматуры
Индикатор выставлялся на нулевую отметку при предварительно нагруженной арматуре, поэтому линии на рисунке 2 выходят не из нуля. Модуль продольной упругости арматуры определяется тангенсом угла наклона
экспериментальных прямых. Его численное значение для арматуры диаметром 8 мм и 10 мм определяются как
= = (15351 - 2788)750,24 = 25(ш 1 , , ^ 25 д , ,
(8) е Л1А / А (0,6 - 0,1)7 50
^Л^ = (24656 - 9390)/78,5 = 324Ц П4 и 32 ,
(10) е Л1А / А (0,4 -0,1)/50
где ЛР8 и ЛЕ10 - приращение усилия между выбранными точками 1 и 2
(рис. 2) для арматуры диаметром 8 и 10 мм соответственно, А и А10 - площадь
арматуры диаметром 8 и 10 мм соответственно, Л1Б - приращение удлинения в
пределах базы индикатора, Б = 50 мм - база индикатора.
Как видно из полученных результатов, модуль упругости для образцов разного диаметра различен. Это связано с разным объемным содержанием стекловолокна в арматуре диаметром 8 и 10 мм.
Сравнивая модули упругости стали и композита видно, что различие составляет 6-8 раз, а, следовательно, и деформации при прочих равных условиях для композитной арматуры будут в 6-8 раз превышать деформации стальной арматуры.
Композитная арматура при растяжении не имеет площадки текучести и разрушается хрупким образом. Такое поведение композита в первую очередь обусловлено свойствами стекловолокна, которое является хрупким материалом. Кроме того, линейный характер диаграммы растяжения композитной арматуры (рис. 2) сохраняется вплоть до разрыва образца. Типичная картина разрушения композитной арматуры при растяжении показана на рисунке 3.
Рис. 3. Разрушение композитной арматуры
Экспериментальные значения усилий, при которых происходит разрушение композита, составляют для образцов диаметром 8 и 10 мм соответственно ЕтаХ(8) = 20 е! , ЕтаХ(10) = 34 е! .
Пределы прочности для арматуры будут соответственно
^пах(8) 20000 ,оелдтт
=-— =-= 398 МПа,
В(8) А 50,24
^пах(10) 34000 стнпт =-—- =-= 433 МПа.
В(10) А10 78,5 Разница между пределами прочности арматуры, отличающейся диаметром, также объясняется разным объемным содержанием стекловолокна. Отметим что, практически все производители указывают прочность композитной арматуры около 1000 МПа. На самом деле это не соответствует действительности. Прочность всего композита будет зависеть от объемной доли волокна в композите, и рассчитана она должна быть не по прочности элементарного волокна (около 1000 МПа), а по прочности ровинга, т.е. материала, который формируют из непрерывного волокна. Прочность ровинга в 3-4 раза ниже прочности элементарного волокна и зависит от технологии изготовления. Как показывают экспериментальные данные, прочность композитной арматуры сопоставима с пределом текучести стали, но примерно в два раза ниже ее предела прочности.
Предельные деформации арматуры важны при оценке потери ее несущей способности. Так как до разрушения композитная арматура проявляет линейный свойства, то предельные деформации разрушения можно рассчитать как
Е = "В (8) = 398 =0 016 пр (8) °,°16,
В(8) _ 398
¿8 25006
В(10) 433
¿10 32411
Е = В(10) = — =0 013
пр (10) 0,013.
Уровень предельных деформаций в 1,5 % говорит о хрупком характере разрушения композитной арматуры.
Таким образом, в работе проведены экспериментальные исследования для определения механических и упругих характеристик композитной арматуры. Испытания на растяжение арматуры проводились при нормальных температурных условиях. Полученные данные будут использованы для теплотехнического и прочностного расчета бетонных плит армированных композитной арматурой.
