Свойства пластиковых труб
Пластиковые трубы - оглавление книги
Свойства пластмассовых труб при различных видах воздействия на них
Краткое описание некоторых свойств, присущих пластмассовым трубам с освещением следующих вопросов:
линейные деформации в пластмассах при механических нагрузках; прочность полиэтиленовых труб при механических нагрузках; влияние тем пературн ы х воздействий; продольное расширение; изоляционные свойства; сопротивляемость химическим воздействиям;
воздействия на вкусовыe качества и запах, выделение химических веществ; микробиальное обрастание: диффузия и пpoницаемость; износоустойчивость и методика ее определения, устойчивость к солнечной радиации.
Линеиные деформации в пластмассах при механических нагрузках
Пластмассовые материалы обладают одновременно вязкостью и упругостью и, следовательно, отличаются по своим характеристикам от упругих материалов, таких каксталь.Различие в поведении эластичных и вязко- эластичных материалов отчетливо характеризуется зависимостью между напряжением и линейной деформацией материала на диаграмме s Е, (рис. 1.5.).
Рис. 1.5. Зависимость между напряжением и линейной деформацией пластмассовых материалов.
Для эластичного материала, например, стали, характерна прямолинейная зависимость между sue вплоть до предела текучести материала. Более того, характер взаимосвязи между s и е не зависит от продолжительности действия нагрузки. Для вязко эластичных материалов типа пластмасс зависимость между s и е выражается рядом кривых, каждая из которых отражает определенную длительность нагрузки На рис. I 5 можно обнаружить два типичных для пластмассовых материалов свойства:
если пластмассовый материал подвергается постоянной нагрузке (so), то с увеличением длительности воздействия нагрузки увеличивается линейная деформация материала. Это явление называется текучестью, если пластмассовый материал подвергается постоянному растяжению (ео), то с увеличением длительности воздействия уменьшается напряжение материала. Это явление называется релаксацией. Большинство формул, используемых для расчета механически нагруженных конструкций, предполагают, что для них применим Закон Гука, а возникающие деформации являются незначительными. Поэтому эти формулы не могут быть применимы к вязко-эластичным материалам. Расчетные модели для определения линейных деформаций пластмассовых материалов в виде функции напряжения от длительности нагрузки рассмотрены вразличных литературных источниках. Однако, такие модели сложны и обычно не применяются в практических расчетах механически нагруженных пластмассовых конструкций. На практике обычно используются те же формулы, что и при расчетах эластичных материаловс введением искусственного приема, в соответствии с которым модуль Е для вязко-эластичных материалов рассматривается не как постоянная величина, а как функция нагрузки, длительности воздействия нагрузки и температуры. Более подробное описание линейных деформаций в пластмассовых материалах см. в разделе 3. Материалы из термопластиков характеризуются большой гибкостью и очень высоким предельным удлинением (часто более 100%). Гибкость означает, что пластмассовые трубы в грунте могут приобретать овальность и частично разгружаться от давления грунта и наземного транспорта задолго до того, как линейная деформация достигнет значения предельно допустимого удлинения. Поэтому трубы из термопластика, положенные в грунте, обеспечивают большую надежность от перегрузок.
Рис 1.6 Устройство для испытания пластмассовых труб на деформации
Долговременные испытания труб из ПВХ проведены Шведским Государственным центром испытаний, (рис 1.6). Слева расположена канализационная труба для подземной прокладки, класс Т; справа - напорная труба из пластмассы PN 10. Показанная сторона трубного сегмента является внутренней стороной стенки трубы. Испытанные образцы находились в изогнутом состоянии в течении 9 лет, при этом не возникло никаких трещин.
Характерной чертой пластмассовыхтрубявляется то, что долговременная прочность трубы зависит от напряжения, а взаимосвязь прочности и времени воздействия нагрузки в принципе может быть описана так. как показано на рис. 1.7.
Прочность пластиковых труб при механических нагрузках
Рис. 1.7. График зависимости прочности труб от длительности воздействия нагрузки.
На первом участке кривой испытания (первая стадия) разрушение носит механический характер и ему предшествует большое удлинение. В пределах второй стадии разрушение носит отчасти механический и отчасти химический характер, и разрыв наступает обычно при относительно умеренном удлинении (порядка 1 — 10%). Наконец, втретьей стадии разрыв имеет чисто химическую природу разрушения (деградация материала). Однако эта стадия разрушения происходит через такое длительное время (порядка 300 500 лет), что не принимается во внимание для обычных инженерных сооружений.
Положение кривой разрушения, ее наклон и величинаразрывазависятот материала пластиковых труб
Обычно для пластиковых труб допустимое напряжение принимают так, чтобы его величина соответствовала примерно половине величины прочности при длительности нагрузки в течении 50 лет.Это означает, что при кратковременных нагрузках будет примерно 4-кратный запас прочности. Значения запаса прочности также зависят от вида материалов пластиковых труб
