Влияние физико-химических процессов в поверхностях раздела на свойства стекловолокнистых композиционных материалов с матрицами из неорганических вяжущих веществ

• Автор: Бирюкович, Юрий Львович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 284 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Состояние вопроса .

1.2. Цели и задачи исследования

1.3. Характеристика исходных материалов

1.4. Методы исследования.

2. НОВООБРАЗОВАНИЯ В ПОВЕРХНОСТЯХ РАЗДЕЛА ВОЛОКНО

МАТРИЦА

2.1. Состояние поверхности исходных стеклянных ВОЛОКОН.

2.2. Новообразования на поверхности стеклянных волокон,

обработанных водой и растворами щелочи
2.3. Новообразования в поверхностях раздела стеклоцементных композиций
2.4. Выводы
3. СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ РАЗДЕЛА В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ С МАТРИЦАМИ ИЗ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ
3.1. Микротвердостъ и микрохрупкость поверхности исходных стеклянных волокон
3.2. Микротвердость и микрохрупкость новообразований на поверхности стеклянных волокон, обработанных
водой и щелочными растворами
3.3. Микротвердость и микрохрупкость поверхностей
раздела в ког.шозиционных материалах
3.4. Макроструктура и микротвердость матриц из неорганических вяжущих веществ .
3.5. Микротвердостъ и микрохрупкость защитных
покрытий для стеклянных волокон
3.6. Выводы
4. ВЛИЯНИЕ СОБСТВЕННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ МАТРИЦЫ НА СОСТОЯНИЕ
ПОВЕРХНОСТЕЙ РАЗДЕЛА
4.1. Усадка и расширение матриц из неорганических вяжущих веществ .
4.2. Напряжения в поверхностях раздела .
4.3. Разрушение поверхностей раздела .
4.4. Выводы .
5. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СВОЙСТВА СТЕКЛОЦЕМЕНТНЫХ И СТЕКЛОГИПСОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ .
5.1. Зависимость свойств композиций от соотношения компонентов
5.2. Влияние вида и марки цемента на прочность композиций .
5.3. Зависимость свойств композиций от водовяжущего отношения
5.4. Влияние условий твердения композиций на их прочность .
5.5. Выводы .
6. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТШОЦБМВНТНЫХ И СТЕКЛО
ГИПСОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ В РАЗЛИЧНОМ ВОЗРАСТЕ.
6.1. Зависимость прочности композиций от их возраста
при кратковременном действии нагрузки .
6.2. Прочность и ползучесть композиций при длительном действии постоянной нагрузки
6.3. Механизм взаимодействия цементной матрицы со стеклянным волокном
6.4. Выводы .
7. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ПРОМЕШЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТЕКЛОЩ1ЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ.
7.1. Стеклоцемент текстолитовый для гидрозащитных покрытий теплоизоляционных конструкций .
7.2. Стеклоцементная гидроизоляция.
7.3. Комбинированное армирование железобетонных конструкций
7.4. Центрифугированные безнапорные стеклоцементные
трубы .
7.5. Стеклоцементные листы ограждения эстакады метрополитена
7.6. Малотоннажные суда из стеклоцемента
7.7. Стеклоцементные кормушки для крупного рогатого
скота .
7.8. Скульптуры из стеклоцемента
7.9. Выводы
основные вывода.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Собственные деформации матриц из неорганических вяжущих веществ достигают значительной величины и колеблются от +I% (расширение) до -1,1% (усадка) в зависимости от вида вяжущего вещества, водовяжущего отношения, наличия и вида наполнителя, возраста и условий твердения и других факторов /,9. А.Меткалф и М. Кляйне /9/ показывают, что прочность композиционного материала и его долговечность определяются двумя основными факторами - физико-химическими процессам, происходящими в поверхностях раздела, и механическими свойствами этих поверхностей, способностью противостоять напряжениям и деформациям,возникающим в композиции, без нарушения их целостности. По-видимому, такая модель приемлема и для стекловолокнистых композиций с матрицами из неорганических вяжущих веществ, тем более, что разрушение стекла всегда начинается с поверхности /,0/ в виде трещин, причиной появления которых могут быть дефекты поверхности, химические реакции, локальные напряжения и др. При исследовании свойств поверхностей раздела используются различные физико-химические и механические методы, позволяющие прямым путем или косвенно оценить их влияние на свойства композиций. Рис. РисЛ. Изохромы усадочных напряжений вокруг волокон 0 (а), (б) и (в) мкм из Е-стекла в эпоксидной матрице. Величина усадки матрицы около 0,4$. Исследованию физико-химических процессов, протекающих в поверхностях раздела матрица из неорганических вяжущих веществ -стеклянное волокно, посвящено значительное число работ /3,9,. Проведены работы, в которых освещаются некоторые другие вопросы, относящиеся к свойствам поверхностей раздела этих композиций, в частности, вопросы адгезии цементной матрицы к стеклянному волокну /,,6-8/. Работы по стеклоцементным кошозициям проводятся в Киевском политехническом институте с года /,1,9/. Разработаны теоретические предпосылки получения и технология изготовления композиций. Изучены свойства и накоплен опыт производства и эксплуатации стеклоцементных изделий и конструкций. Широкое распространение стеклоцементные композиции получили за рубежом. Причем здесь наибольшее применение получили материалы, дисперсно армированные произвольно расположенными волокнами /5. При таком армировании композиции обладают по сравнению с направленно армированными материалами относительно невысокой прочностью /1,0,1/. В то же время, по данным Московского химико-технологического института им. Д.И. Менделеева /2. Аналогичные данные получены и другими исследователями /6,7,5. Обобщая опыт научных исследований и практических разработок, проведенных в различных странах, можно отметить, что композиции с матрицами из неорганических вяжущих веществ, армированные стеклянным волокном, являются перспективными материалами. Разработке составов и технологии изготовления, исследованию свойств и областей применения стеклоцементных композиций посвящено большое число работ /3,,,. Таким образом даже при небольшом содержании волокна ( это связано с технологией изготовления материала) стеклоцемент Сг(^С представляет собой эффективный композиционный материал с цементной матрицей, армированной стеклянным волокном. Для создания высокопрочных, стабильных во времени композиций на основе портландцемента рекомендуется использовать либо щелочеустойчивое стеклянное волокно /3. Данные о свойствах стеклоцементов, приводимые различными авторами, противоречивы и пока еще не было сделано попыток увязать эти результаты со свойствами поверхностей раздела для того, чтобы использовать их при оценке долговечности и перспективности стеклоцементных композиций. Анализ литературных источников по исследованию армированных волокнами композиционных материалов показывает, что физико-химические и механические процессы, происходящие в поверхностях раздела волокно-матрица, оказывают существенное влияние на свойства композиций и, в первую очередь, на их стабильность во времени. В литературе отсутствуют сведения о свойствах поверхностей раздела армированных стеклянными волокнами композиций с матрицами из неорганических вяжущих веществ.