влиянии объемного содержания макропор на прочность композиционного материала и коэффициент использования потенциала прочности матрицы.

Лабораторная работа № 5

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ОБЪЕМНОЙ ДОЛИ ВОЛОКНИСТЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННОГО СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА

5.1. Цель работы:

Исследовать влияние на прочность композиционного материала степени наполнения мелкозернистой матрицы волокнистыми включениями (на примере дисперсно-армированного мелкозернистого бетона).

5.2.Вопросы для подготовки к работе

1.Что называют дисперсно-армированными бетонами?

2.Какие существуют схемы ориентации волокнистых включений в структуре композиционного материала?

3. Каков механизм влияния дисперсного армирования на физикомеханические свойства композиционного материала?

5.3.Оборудование, инструменты и материалы:

1.Емкость для приготовления бетонной смеси.

2.Формы-призмы (4×4×16 см).

3.Мерные цилиндры на 500 и 1000 мл.

4.Весы торговые с пределами взвешивания до 10 кг.

5.Секундомер.

6.Пресс гидравлический – УММ-20.

7.Минеральное вяжущее вещество (портландцемент, гипс или др.).

8.Мелкий заполнитель (кварцевый песок или т.п.).

9.Армирующее волокно (асбестовое, базальтовое или др.).

5.4.Рабочее задание

Произвести оценку пористости и прочности дисперсно-армированного мелкозернистого бетона с различным содержанием волокнистых армирующих включений. В качестве матрицы принимается мелкозернистый бетон оптимального состава (по данным лабораторной работы №2), включениями являются волокна с диаметром 20…200 мкм. На основании полученных результатов работы, проводится анализ влияния объемного содержания волокон на прочность при изгибе и сжатии композиционного материала и использование потенциала прочности матрицы в прочности композита.

5.5. Порядок выполнения работы

Для выполнения лабораторной работы подгруппа разбивается на три звена. Каждое звено формует 2 серии из 6 образцов-призм размером 4×4×16 см. Серии образцов отличаются содержанием армирующих волокнистых включений. Объ-

16

емное содержание волокон в 1 м3 бетона назначается преподавателем в зависимости от применяемого вида волокна и определяется в диапазоне от 0 до 0,05 м3/м3, что обеспечивает соответствие количества армирующих элементов концентрации трещин в единице объема бетона, чем достигается эффективное торможение процесса трещинообразования.

Состав смеси по расходу цемента, песка и воды во всех сериях должен быть одинаковым и аналогичным оптимальному составу мелкозернистого бетона по результатам лабораторной работы №2.

Расчет расхода волокон на 1 м3 бетонной смеси производят исходя из соотношений:

где Vбс – объем бетонной смеси, м3;

Vфибр – объем фибр, м3;

Сфибр – объемная доля волокон, м3/м3; ρд – истинная плотность волокон, кг/м3.

После твердения (образцы твердеют в нормальных условиях при t=20±5 0С, W≈100%) образцы высушивают до постоянной массы и подвергают техническим испытаниям: их измеряют, взвешивают, а затем испытывают на прочность при изгибе и сжатии.

5.6. Содержание и результаты работы

Результаты экспериментов статистически обрабатывают с вероятностью 0,95 (см. лабораторную работу №1) и заносят в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Результаты испытаний

При анализе полученных результатов, для каждой серии образцов рассчитывается массовая доля волокон в 1 м3 мелкозернистого бетона.

По результатам испытаний определяется коэффициент использования потенциала прочности матрицы Кипп. Результаты расчетов заносят в таблицу 5.2.

17