6. Исследование возможности усиления каутона

армированием

6.1. Каутон дисперсно-армированный волокнами

Одним из способов улучшения эксплуатационных характеристик композиционных материалов является их дисперсное армирование волокнами. В связи с этим предлагается изучить возможность усиления каутона за счет введения в его состав фиброволокон различной природы. С этой целью были проведены исследования по изучению влияния волокон различного вида на прочность фиброкаутона на растяжение при изгибе.

Каутон дисперсно армировали следующими видами волокон: стеклянными, полипропиленовыми и грубыми базальтовыми. Кроме этого, нами предложено волокна для дисперсного армирования строительных материалов изготавливать из отходов металлокорда, который представляет собой канатик из стальных высокопрочных проволок с латунным покрытием, улучшающим сцепные свойства с резиной и защищающим сталь от механических повреждений и агрессивного воздействия внешней среды. При этом фибры предлагается получать путем рубления обрезков металлокорда на соответствующую длину и последующего роспуска на отдельные волокна в смесителе принудительного типа. Фибры, полученные таким образом, представляют собой волокна волнообразной формы, поскольку металлокорд имеет шаг свивки в 2…3 раза меньше длины волокон.

исследования проводили на образцах размером 4×4×16 см, дисперсно-армированных различными видами волокон. При этом процент армирования каутона назначали из условия того, что согласно литературным данным, оптимальное объемное содержание волокон в фибробетоне находится в пределах: 1,0…1,5 % – для стальных фибр; 1,0…5,0 % –для стеклянных фибр. Для сравнения полученных прочностных показателей, а также оценки эффективности дисперсного армирования были изготовлены и испытаны контрольные образцы мелкозернистого каутона. При изготовлении фиброкаутона волокна разного вида вводили в состав мелкозернистого каутона вместо соответствующего объема кварцевого песка.

Установлено, что дисперсное армирование каутона различными видами волокон позволяет повысить его прочность на растяжении при изгибе на величину от 20 до 260 % соответственно (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Зависимость прочности фиброкаутона на растяжение при изгибе от процента армирования: 1-фибра из отходов металлокорда; 2- полипропиленовое волокно; 3- грубое базальтовое волокно; 4- стеклянные волокна; 5- неармированный каутон

Выявлено, что в зависимости от вида фибрового армирования меняется и характер разрушения образцов каутона. Так при использовании грубого базальтового и стекловолокна наблюдали хрупкое разрушение после раздробления фибры. Более того, момент трещинообразования и разрушения образцов с такими волокнами практически совпадал. Применение же полипропиленовых волокон, базальтового ровинга и металлических волокон из отходов металлокорда ведет к образованию трещин в образце значительно раньше его разрушения.

Как видно из рис. 6.1, дисперсное армирование каутона фибрами, изготовленными из отходов металлокорда, наиболее эффективно по сравнению с волокнами других видов, поскольку при их введении отмечено наибольшее увеличение прочности и трещиностойкости на растяжение при изгибе.

На основе вышеприведенного в качестве волокна для дисперсного армирования каучукового бетона приняты фибры из отходов металлокорда.

В результате анализа структуры фиброкаутона установлено, что:

– его разрушение происходит при выдергивании части фибр с недостаточной анкеровкой и одновременном разрыве оставшихся волокон;

– разрушение волокон из отхода металлокорда осуществляется с образованием характерной шейки в месте разрыва, что подтверждает пластический и длительный во времени процесс разрушения фиброкаутона;

– на волокнах при разрыве остаются образования частиц структуры каучукового бетона, что подтверждает хорошую адгезию связующего каутона к поверхности фибрового волокна.

Проведенный анализ доказывает эффективность совместной работы каутона и фибры в композите и подтверждает правильность принятого решения по выбору отходов металлокорда в качестве основы дисперсного армирования каутона.