На каждый день | Пластмассы

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛАСТМАСС

Каждый из видов полимерных материалов включает большое количество  разновидностей, обладающих значительным разнообразием физико-механических и других свойств. В этом проявляется одно из основных достоинств синтетических полимерных материалов, состоящее в том, что, комбинируя исходные компоненты и технологию, можно получать пластмассы, принадлежащие к одному виду, но обладающие большой, заранее заданной вариацией механических свойств.

Всем пластмассам в значительной степени свойственна зависимость механических характеристик от времени. В связи с этим их механические свойства должны характеризоваться не только кратковременными, но и длительными показателями.

Величины, характеризующие основные механические и физические показатели пластмасс, перспективных для применения в строительных конструкциях, приведены в табл. 1. Кратковременные прочностные показатели при основных видах напряженного состояния представлены нормативными сопротивлениями R^н, определенными как пределы прочности в соответствии с требованиями технических условий. Расчетные сопротивления пластмасс для конструкций, защищенных от увлажнения, нагревания и агрессивных воздействий, представлены расчетными кратковременными сопротивлениями R^к и расчетными длительными сопротивлениями R, полученными при нормальных температурно-влажностных условиях.

Таблица 1. Нормативные и расчетные характеристики, кратковременные и длительные модули упругости, коэффициенты Пуассона и линейного расширения

Показатели деформационных характеристик пластмасс также подразделяются на кратковременные и длительные. Кратковременные модули упругости и сдвига (Е^к и G^к) определены из кратковременных статических испытаний малых образцов при нормальных температурно-влажностных условиях. Таким образом, эти величины представляют собой модули упругости и сдвига в обычной трактовке этих терминов. Длительные модули упругости и сдвига (Е и G) определены из длительных статических испытаний малых образцов при нормальных температурно-влажностных условиях и при напряжениях, примерно равных расчетным сопротивлениям.

Расчет конструкций на сочетания, включающие только кратковременные (с расчетным периодом действия до 1 суток) нагрузки и воздействия, ведется по кратковременным расчетным сопротивлениям R^к и кратковременным модулям упругости Е^к. По длительным расчетным сопротивлениям R и длительным модулям упругости Е рассчитываются конструкции на сочетания, включающие только постоянные и временные длительные нагрузки и воздействия. Подробное подразделение нагрузок и расчетных сопротивлений является специфическим для расчета конструкций с применением пластмасс и имеет своей целью учет особенностей изменения механических свойств полимерных материалов в зависимости от времени.

Механические свойства стеклопластиков определяются, прежде всего, свойствами стекловолокна, обладающего по сравнению со связующим во много раз большими прочностью и модулем упругости. Применяя стекловолокно, различное по химическому составу (с разным содержанием щелочных окислов), и варьируя количество и расположение стекловолокна в материале, можно получить стеклопластики, обладающие различными механическими и другими свойствами. Вид и процентное содержание второго компонента смолы также оказывают большое влияние на свойства стеклопластиков. Связующее в стеклопластиках кроме защитных функций выполняет роль достаточно прочной и жесткой среды, способной перераспределять и уравновешивать неравномерные усилия, возникающие в массе элементарных стекловолокон. Последнее обстоятельство особенно важно для тех видов стеклопластиков, в которых стекловолокно лишено механической связи (например, переплетения) и совместная работа отдельных, зачастую хаотически расположенных волокон полностью зависит от адгезионных и механических свойств связующего. Для всех стеклопластиков временной фактор оказывает большее влияние на прочностные, чем на деформационные показатели.

Для полиэфирных стеклопластиков в табл. 1 нормативные и расчетные сопротивления при сдвиге даны в направлении, перпендикулярном плоскости листа; для стеклотекстолита КАСТ-В эти показатели при всех видах напряженного состояния приведены для усилий, действующих в направлении основы стеклоткани при толщине материала до 7 мм; для стеклопластиков СВАМ и АГ-4 все эти показатели даны для соотношения продольных и поперечных стекловолокон, равного 1:1, для усилий, действующих в направлении стекловолокон.

Для древеснослоистых пластиков помимо влияния направления расположения шпонов достаточно четко выявилось влияние толщины материала: более тонкие плиты ДСП-В имеют при всех видах напряженного состояния более высокие нормативные сопротивления.

Для древесноволокнистых плит характерны более высокие показатели прочностных свойств при изгибе по сравнению с растяжением и сжатием, а также весьма значительное влияние времени на деформационные характеристики.

Прочностные свойства древесностружечных плит всех используемых в строительных конструкциях видов довольно близки при основных видах напряженного состояния. Влияние временного фактора больше сказывается на прочности, чем на деформативности.

Механические показатели пенопластов зависят от химической природы полимеров, составляющих их основу, от ячеистой структуры и способа изготовления. Чем выше прочность исходного полимера, тем более высокие показатели следует ожидать у пенопласта. С повышением объемного веса прочность и жесткость пенопластов, как правило, возрастает. Однородность, регулярность ячеистой структуры, свободной от случайных пустот и пор, является необходимым условием для получения конструкционных пенопластов. Степень замкнутости ячеистой структуры обусловливает показатели деформативности, влаго- и водопоглощения и теплоизоляционные характеристики пенопластов. Пенопласты на основе полистирола и поливинилхлорида имеют закрыто-ячеистую структуру. Для фенольных пенопластов характерна открыто-ячеистая структура. Для всех видов пенопластов влияние временного фактора на прочностные и деформационные свойства весьма значительно.

В сотопластах, имеющих вид пчелиных сот, материал располагается наиболее экономично. Объемный вес и прочностные характеристики сотопластов, а также другие их свойства зависят от материала сот, размеров ячейки, вида и количества пропитывающей смолы. Приведенные в табл. 1 нормативные и расчетные сопротивления и модули упругости и сдвига сотопластов разных видов даны для материалов с расстоянием между параллельными сторонами шестигранника ячейки сот, равным 12 мм площади брутто материала, без исключения пустот. Фактор времени оказывает большое влияние на прочностные характеристики и сравнительно мало отражается на деформационных показателях.

Нормативные и расчетные сопротивления клеевых соединений в табл. 1 даны (исходя из специфики их работы) только для случая равномерного отрыва (столбцы 3 и 7) и сдвига. В таблице отсутствуют расчетные характеристики тех клеевых соединений, для которых долговечность определяется не прочностью клеевого шва, а прочностью слабейшего из склеиваемых материалов. Подобное положение наблюдается при склеивании алюминия с пенопластами ПСБ, ПСБт, ПХВ-1, ПС-1, ПС-4 эпоксидными клеями К-153, К-147, К-134 и с пенопластами ПСБ и ПСБт каучуковыми клеями 88-Н, 88-НП, КС-1, а также алюминия с крафт-бумажным сотопластом эпоксидными клеями ЭПЦ-1, К-153, К-147, К-139 и дифенольным клеем ДТ-1, когда прочность соединения определяется расчетными характеристиками пенопластов и сотопласта. При склеивании асбестоцемента с пенопластами ПС-4, ПСБ, ПСБт дифенольными клеями ДТ-1, ДТ-3 и с пенопластом ФРП-1 каучуковыми клеями 88-Н, 88-НП, КС-1, а также с сотами из ДВП и с сотопластом на основе крафт-бумаги эпоксидными клеями ЭПЦ-1, К-153 и дифенольным клеем ДТ-1 прочность клеевых соединений определяется расчетными сопротивлениями слабейших из склеиваемых материалов. Аналогичное положение при склеивании полиэфирного стеклопластика с пенопластами ПСБ, ПСБт, ПХВ-1, ПС-1, ПС-4 и сотопластом на основе крафт-бумаги феноло-формальдегидным клеем КБ-3.

Эпоксидные клеи К-147 и К-134, пластифицированные добавками каучука в больших количествах, обладают пониженной жесткостью. В зависимости от содержания эластомера - тиокола - значительно снижается жесткость и дифенольных клеев. Весьма низкой жесткостью обладают все каучуковые клеи. Введение в клеи эластомеров относительно мало отражается на прочностных свойствах клеев.

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях