ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Ползучесть, остаточная деформация и релаксация напря­жения ППУ

В зависимости от величины действующей нагрузки деформации носят различный характер. По особенностям развития их можно условно разделить на четыре вида [2,6,7]:

- затухание деформаций происходит сравнительно быстро (через 30 - 60 суток). Величина деформаций не превышает 1 %. Верхняя граница на­грузок составляет при различных видах напряжённого состояния 0,2 - 0,35 от предела прочности при кратковременных испытаниях (<твр);

- затухающие деформации - величина деформаций может дости­гать 2 %. Нагрузки - (0,3 - 0,5)сгвр;

- установившаяся ползучесть - не обнаруживается тенденция пере­хода к затухающим деформациям. При нагрузках - (0,5 - 0,7)сгвр;

- (0,7 - 0,9)<твр - деформации такого вида быстро разрушают мате­риал.

В [7] отмечается условность классификации, т. к. в некоторых случаях

Деформации одного и того же образца могут быть отнесены к различным ви­дам. При повышенной деформативности пенопласта определение коэффици­ента долговременного сопротивления и длительной прочности в [2,7] прово­дилось исходя из величины затухающих деформаций, не превышающих за­данной величины. Допустимая деформация определялась из значений харак­терных точек на диаграммах деформирования пенопластов, если е> [%| - то эта величина принималась за величину длительной прочности (Стд,), если же е < [5ф]> то коэффициент долговременного сопротивления оценивали по уров­ню соответствующей асимптоты кривой длительного деформирования. Ре­комендовано определять упругие характеристики при различных видах на­пряжённого состояния пенопластов в диапазоне нагрузок (0,2 - 0,5)сгвр.

На рисунке 1.8 представлена вязкоупругая податливость ППУ-3 (р = 336 кг/м3) при одноосном сжатии. Из рисунка видно, что кривые податливо­сти ППУ-3 при взятых нагрузках смещаются параллельно вдоль оси времени без заметного нарушения их подобия, то есть нелинейная вязкоупругость ха­рактеризует ППУ-3 как реологически простое тело. Следовательно, повыше­ние скорости ползучести с ростом нагрузки вызвано уменьшением времени релаксации. Кривые вязкоупругой податливости ППУ-3 различной кажущей­ся плотности при напряжении сжатии 3,6 МПа также смещаются параллель­но вдоль оси времени без заметного нарушения их подобия. Таким образом, показано, что ползучесть пенополиуретанов определяется в основном релак­сационными свойствами полимера-основы, а влияние ячеистой структуры сводится преимущественно к подробному изучению кривых.

Остаточные деформации зависят от величины нагрузки. В [7, 79] пока­зано, что остаточные деформации заметно растут с увеличением количества циклов загрузки. Их нарастание определяет рост полных деформаций, т. к. величина упругих деформаций остаётся почти постоянной, убывая незначи­тельно. При ступенчато возрастающей нагрузке с выдержкой на каждой ступени 5-10 минут, наблюдается деформация последействия. Характер раз­вития деформаций пенопластов при напряжениях а < а^, имеет несущест-

28

Венное отклонение от закона Гука. В этой области напряжений имеются незначительные остаточные деформации после разгрузки и малые скорости развития деформации последействия. При ст > ст, ф происходит заметное нарастание полных деформаций, резко возрастают остаточные деформации.

Режим работы пенопластов часто регламентирует их использование в условиях релаксации напряжения. В [7] определены долговременные харак­теристики пенополиуретанов в условиях релаксации напряжения. Для опре­деления длительного сопротивления пенополиуретанов проведены продол­жительные испытания в нагруженном состоянии с последующим определе­нием кривых релаксации напряжения.

Было определено длительное сопротив­ление ППУ-305А кажущейся плотности р = 150 кг/м3 при деформации сжатия 2,4 % пу­тем непосредственного снятия кривых релак­сацией напряжения [7]. Построенные по ним кривые релаксации напряжения для различ­ных температур представлены на рисунке 1.9. На основе испытаний были сделаны вы­воды, что, как и в случае ползучести, релак­сация напряжения у пенополиуретанов опре­деляется в основном релаксационными свойствами полимера-основы и опи­сывается теми же законами, что и для монолитных полимеров.