Исследование свойств функционально-градиентных материалов и конструкций на их основе

• Автор: Лазарев, Александр Львович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 164 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1. Функциональноградиентные материалы. Классификация,

свойства, методы проектирования.

1.1. Основные понятия, определения, классификация ФГКМ.

1.2. Методы создания ФГКМ.

1.3. Методы расчета распределения свойств ФГКМ

1.4. 1ель и задачи исследования

2. Применяемые материалы и методы исследований.

2.1. Применяемые материалы и образцы для испытаний

2.2. Образцы для испытаний и методы определения механических

характеристик композиционных материалов
2.3. Статистическая обработка результатов.
2.4. Определение коэффициента интенсивности напряжений
бетона методом конечного элемента
3. Расчет распределения свойств функциональноградиентных материале
3.1.Применение метода расчета конструкций при заданном распределении напряжений для проектирования ФГКМ.
3.2. Расчет слоистых элементов с применением
заданного распределения свойств
3.3. Расчет изделий с дискретным распределением
свойств по высоте поперечного сечения
3.4. Выводы по главе.
4. Экспериментальное исследование работы изделий
из функциональноградиентных материалов.
4.1. Исследование работы изделий из ФГКМ, полученных
по каркасной технологии.
4.2Изучеиие распределения свойств но высоте поперечного сечения изделия из цементного композита, пропитанного
полимером.
4.3Исследование работы изделий из железобетона
с полимерметаллическим покрытием
4.4 Расчет клеевого соединения в слоистых изделиях
4.4. Выводы по главе.
Основные выводы
Список использованных источников


При передаче на цементное тесто нормального давления оно сразу же воспринимается водой, заключенной в межзерновом пространстве, в связи с чем в системе возрастает гидростатическое давление и одновременно уплотняется цементное тесто. При определенных условиях восстанавливается равновесное состояние, характеризующееся прекращением фильтрационного процесса. С этого момента прессующее давление полностью передается на сольватирован-ные зерна цемента, и их сближению будет препятствовать пленочная вода. Наибольшее прессующее давление действует на наружный слой стенки изделия, расположенный на расстоянии К центра вращения формы. По мере приближения к внутренней поверхности изделия прессующее давление убывает и на расстоянии /¦ от центра вращения формы снижается до минимума. При гаком распределении прессующего давления по толщине изделия вода не может одновременно отжиматься из всей толщи бетона. Вначале более полно вода отжимается из наружных слоев бетона, где давление максимально; по мере приближения к внутренней поверхности элемента будет отжиматься все меньшее количество воды. В результате разные слои бетона будут содержать разное количество воды. Следовательно, физико-механические свойства слоев центрифугированного бетона также будут различными. Значительная неравноплотность центрифугированного цементного геля по толщине изделия усугубляется наличием направленных фильтрационных каналов, сечение и количество которых возрастает от наружной к внутренней поверхности элемента. Для большего уплотнения структуры центрифугированного бетона и значительною уменьшения фильтрационных каналов применяется послойное центрифугирование. Суть метода заключается в том, что изделие готовится в установке не целиком по толщине, а послойно. Раствор подается в центрифугу определенными порциями необходимыми для формирования небольших по толщине слоев. После укладки первого слоя удаляется отжатая жидкость и формируется следующий слой. При этом происходит уплотнение предыдущего слоя. Неравноплотность центрифугированного бетона выражается не только в структурной неоднородности цементного камня, но и в характере распределения зерен заполнителя по толщине стенки изделия. Более крупные зерна прижимаются к наружной поверхности, а мелкие сосредотачиваются ближе к его внутренней поверхности. В работе [] представлены опыты но замене части плотного заполнителя пористым. Авторами [, ] микроскопическим анализом бетона с добавкой шлакового песка установлено, что во внешнем слое бетона зерна пористого заполнителя остаются редко. По мере приближения к внутреннему слою их содержание увеличивается, но большая часть пористых зерен отжимается вовнутрь изделия, формируя слой, имеющий структуру облегченного бетона. Играя роль демпфирующего компонента и способствуя ускоренной релаксации внутренних напряжений при твердении бетона, пористые зерна шлакового песка формируют более трещиностойкий внутренний слой. Изменяя технологические режимы и используя приведенные выше методы послойного центрифугирования и замены части заполнителя, возможно, получать изделия из бетона с комплексом заданных свойств. Однако применение метода центрифугирования для композиционных конструкций ограничивается сложностью технологического оборудования и всего процесса производства. При работе конструкций в присутствии разного рода агрессивных сред происходит изменение структуры и свойств изделий [, -). Негативное воздействие среды на структуру и свойства материала принято называть деградацией. Принято выделять три характерных вида коррозии цементного камня. В первом случае деградация цементного камня происходит под действием фильтрующейся мягкой воды, которая вымывает из цементного камня гидрат окиси кальция. Во втором случае разрушение цементного камня происходит при химическом взаимодействии между жидкой средой и цементным камнем, которое сопровождается образованием водорастворимых солей, их вымыванием и разрушением композита. В третьем случае при взаимодействии гидрата окиси кальция с раствором сернокислых солей и серной кислоты образуют нерастворимые соли, которые, кристаллизуясь, заполняют поры в цементном камне и разрывают их.