ПОЛИМЕРБЕТОНЫ

Влияние температуры на прочность и начальный модуль упругости

Влияние температуры на прочность и начальный мо­дуль упругости тяжелых полимербетонов ФАМ в НИИЖБе определяли на образцах-призмах размерами 70X70X280 мм и 100ХЮ0Х400 мм при 20, 40, 60, 80 и 100°С. Для каждой температуры и каждого размера призм испытывали по три образца.

Плавный подъем температуры осуществлялся со скоростью 20°С/ч в специальных муфельных печах при помощи регулятора напряжения РНО-250. Для равномер­ного прогрева по всему сечению призмы выдерживали при заданной температуре 4 ч. Распределение темпера­туры по высоте призм контролировали тремя термопара­ми, подключенными к потенциометру.

Деформации замеряли на базе 100 мм при помощи ин­дикаторов часового типа с ценой деления 0,01 мм, уста­новленных с четырех сторон призмы при помощи спе­циальных рамок и удлинителей.

Результаты испытаний показали, что в интервале тем­ператур до 100°С предел прочности и модуль упругости уменьшаются пропорционально повышению температу­ры. При дальнейшем увеличении температуры происхо­дит более интенсивное снижение прочности и модуля уп­ругости, связанное с началом термической деструкции полимерного связующего. В пределах до 100°С снижение прочности и жесткости полимербетона ФАМ является процессом обратимым, т. е. при снижении температуры до 20°С прочность и модуль упругости принимают перво­начальное значение (рис. 55).

Увеличение времени выдержки образцов при 60°С до 100 ч практически не оказывает влияния на изменение прочности и модуля упругости полимербетонов ФАМ.

Выполненные исследования позволили получить ко­эффициенты снижения предела прочности и модуля уп­ругости полимербетонов в зависимости от температуры при кратковременном действии нагрузок (табл. 74). Ана­логичные результаты были получены в ВИСИ и МИИТе при испытании не только полимербетонов, но и полимер - растворов [60, 76].

При нагреве полимербетонных образцов до 150, 200, 300 и 400°С и последующем охлаждении до 20°С проч­ность оказалась равной соответственно 0,8; 0,6; 0,36 и 0,2 RnV (20°С), что говорит о наличии необратимых из­менений в структуре материала, но даже при нагреве до 400°С материал сохраняет 20% первоначальной проч­ности (рис. 56).

По данным Федорова В. С. [182], прочность на сжа­тие полимербетонов при кратковременном нагреве мож­но учитывать соответствующим коэффициентом ГПпо: при t до 100°С шпб= 1,12...0,600 при t= 100...400°С тпб = = 0,7...0,018 t.

С. Н. Журков, Г. Л. Слонимский, А. Л. Рабинович и многие другие отмечают, что прочность термопластич­ных полимеров, каучуков и резни повышается прямопро - порционально понижению температуры, и абсолютная прочность этих материалов может быть получена при температуре — 200°С и ниже.

Исследования прочностных характеристик полимер­ных композиций на основе термореактивных и, в первую очередь, фурфуролацетоновых смол в зависимости от влияния низких температур практически не проводились. Поэтому эти принципиально важные свойства необходи­мо было проверить применительно к полимербетонам ФАМ. Прочностные характеристики определялись при ; пониженных температурах от 0 до —195°С, на тех же образцах, что и при повышенных температурах. При этом охлаждение до 0 и —20°С проводили в морозильных ка»

E, WSMPa Rnp

Прочности

ФАМ от температуры нагрева д 400°С

1 — после охлаждения до 20°С; 2 - а нагретом состоянии

Мерах НИИ>КБ; до —40 и —60°С — в термобарокамере ТБК-Ю00 и до —195°С — в специальных термостатах — контейнерах при использовании жидкого азота.

Образцы из морозильных камер к испытательным ма­шинам транспортировались также в термосах-контейне­рах. Для снижения теплопередачи от металлических плит пресса в процессе испытаний между рабочими гра­нями образцов и плитами пресса укладывали пластинки из стеклопластика.

Испытания полимербетонных образцов при понижен­ных температурах показали, что с понижением темпера­туры до нуля происходит пропорциональное увеличение прочности. При понижении температуры до —20°С проч­ность не только не возрастает, но даже падает, и только при дальнейшем понижении температуры она стабилизи­руется или незначительно повышается (рис. 57). Таким образом, с понижением температуры линейного увеличе­ния прочности для полимербетонов ФАМ не наблюда­ется.

Обнаруженные закономерности изменения прочности полимербетона можно объяснить тем, что смола ФАМ содержит до 0,8% воды, и поликонденсация этой смолы также сопровождается выделением 0,4—0,5% воды. В интервале температур от 0 до —20°С вода, находящаяся в порах и капиллярах, замерзает, вызывая появление в

Полимербетоне микротрещин. Поэтому, несмотря на уве­личение прочности, связанное с понижением температу­ры, наличие локальных микротрещин приводит к общему понижению прочности. При дальнейшем уменьшении температуры, хотя и происходит некоторый рост проч­ности, но наличие микротрещин сказывается и в этом случае.