Гост прочностные и деформационные характеристики: Механические свойства грунтов Прочностные и деформационные свойства ГОСТ

ПРОЧНОСТНЫЕ И ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ГОРНЫХ ПОРОД, СЛАГАЮЩИХ МАССИВ ЛЕДЯНОЙ ГОРЫ

6

Доломиты подошвы неволинской пачки в интервале 57,4-60,0 м имеют наименьшие

значения прочности (σсж – 37,7 МПа; σр – 9,74 МПа), что связано с их периодичной

обводненностью. Гипс, находящийся на контакте с доломитами неволинской пачки, в

интервале 64,0-65,0 м., подвержен интенсивному растворению, поэтому также имеет

низкие прочностные характеристики (σсж – 34,62 МПа; σр – 4,94 МПа). Ниже по разрезу

в породах ледянопещерской пачки (интервал отбора от 61,0 м до 87,5 м) наибольшие

значения прочности гипса (σсж – 94,28 МПа; σр – 5,17 МПа) в интервале 66,5-67,5 м

возможно связаны с его перекристаллизацией. Гипсоангидритовая порода с глубины 67,5

до 86,5 м постепенно теряет прочностные и деформационные показатели, что, скорее

всего, обусловлено увеличением трещинноватости и раздробленности массива вблизи

карстовой полости КЛП. Показатели уменьшаются в пределах: σсж – от 69,5 МПа до

40,15 МПа; σр – от 8,15 МПа до 4,75 МПа. Для образцов из керна наименьшая прочность

характерна для доломитов филипповского горизонта (σсж – 20,85 МПа; σр – 2,82 МПа),

что связано с его постоянной обводненностью.

Для образцов, отобранных из стен и сводов пещеры, наименьшая прочность

характерна для обводненной карбонатной брекчии (σсж – 7,34 МПа; σр – 1,16 МПа).

Наибольшая прочность наблюдается в образцах гипсоангидрита ледянопещерской пачки

(σсж – 40,81 МПа; σр – 3,95 МПа). Для образцов гипса неволинской пачки характерны

средние показатели прочности (σсж – 16,79 МПа; σр – 1,89 МПа).

Прочностные характеристики пещерных образцов, ниже чем у образцов пород

отобранных из скважины. Так, например, гипсы неволинской пачки в массиве имеют

показатели прочности (σсж – 34,62 МПа; σ σр – 4,94 МПа), а в пещере их прочность

снижена до следующих показателей: σсж – 16,79 МПа; σр – 1,89 МПа. Для

гипсоангидритовой породы ледянопещерской пачки в массиве показатели составляют

(σсж – 69,75 МПа; σр – 8,15 МПа), а в пещере эти показатели снижаются до σсж – 40,81

Мпа, σр – 3,95 МПа соответственно. Это позволяет предполагать, что образцы,

отобранные из скважины, находились под воздействием сил всестороннего сжатия и

были слабо подвержены процессам выветривания, а образцы из пещеры, наоборот,

испытывали сильное воздействие со стороны процессов выветривания (влажность,

температурные вариации, воздействие воды и др.), происходящих в карстовых полостях.

Высокие значения прочности гипса (образец № 8) из керна (σсж – 94,28 МПа; σр – 5,17

МПа) не соотносятся с данными графика на рис. 2-б, что, возможно, связано с

недостаточным количеством отобранных образцов пещерных образцов из данного

интервала.

Библиографический список.

1. Баклашов И.В. Геомеханика: учеб. для вузов / И.В. Баклашов. – М.: МГГУ, 2004. – Т. 1.

Основы геомеханики. – 208 с.

2. Кадебская О.И., Калинина Т. А. Литологический разрез Ледяной горы Комплексное

использование и охрана подземных пространств: Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-

летнему юбилею науч. и туристско-экскурсионной деятельности в Кунгурской Ледяной пещере и

100-летию со дня рожд. В.С. Лукина / ГИ УрО РАН; под общ. ред. О. Кадебской, В. Андрейчука

– Пермь, 2014. С. 42-49.

Резины деформационные свойства — Справочник химика 21

    Наконец, если некристаллический полимер является сеточным (или пространственно-сшитым) эластомером, то он характеризуется термомеханической кривой типа 2. Узлы пространственной сетки препятствуют относительному перемещению полимерных цепей. Поэтому при высоких температурах вязкое течение не наступает и эластомер не замечает температуры Гф.т. Температурная область высокой эластичности расширяется, и ее верхней границей становится граница химического разложения полимера. Такими деформационными свойствами обладают и сеточные полимерные материалы типа резин, которые необычны по сочетанию ряда свойств. Они способны восстанавливать свою форму после разгрузки, как и упругие твердые тела, но по другим свойствам близки к жидкостям и газам. Так, низкомолекулярные жидкости и резины по структуре — некристаллические тела. Их коэффициенты теплового расширения и сжимаемости близки между собой, но намного больше (на один-два порядка), чем у низкомолекулярных твердых тел. Коэффициенты их объемного термического расширения равны 3,6-10- К для газов, (Зч-5) 10 К для металлов, а для жидкостей и резины они имеют промежуточные значения и практически совпадают между собой и близки к (ЗЧ-б) 10 К . Коэффициенты сжимаемости равны 10 МПа- для воздуха при давлении 0,1 МПа (1 атм), 10 Па для металлов, а для жидкостей и резин они близки и на два десятичных порядка отличаются от металлов (10 3 МПа- ). 
[c.33]

    Скорость ползучести при постоянном растягивающем напряжении в условиях воздействия агрессивных сред (масла, воды и др. ) характеризует стойкость резин в этих средах (ГОСТ 9.065—76). Агрессивные среды влияют на релаксационные свойства эластомеров. В жидких агрессивных средах, например масле, релаксация напряжения в уплотнительном резиновом изделии является одной из причин потери им работоспособности. Деформационные свойства резин характеризуются модулем эластичности Ед) при растяжении (ГОСТ 210—75) или сжатии. Ев является коэффициентом пропорциональности между напряжением и деформацией и определяется по изменению размеров (длины, ширины и толщины образца) при растяжении. 
[c.150]

    Резине, также как и пластмассе, присущи и гистерезисная петля и ползучесть и релаксационный характер возникающих напряжений и влияние на свойства времени действия нагрузки и температуры, ио, как конструкционный материал, она коренным образом отличается от всех других материалов (в том числе и пластмасс) своими, в основном, деформационными свойствами. [c.320]

    Фактически для всех приведенных в табл. 4.2 схем характер-ла концентрация напряжений, в большей степени касательных, вследствие различия в деформационных свойствах подложки и клея. Концентрация нормальных напряжений связана с неравномерностью толщины клеевого шва, внецентренным нагружением (вследствие перекоса) и другими дефектами, которых можно избежать. Концентрация касательных напряжений является почти неизбежным фактом. Для схем , а—в касательные напряжения в образцах распределяются неравномерно (см. гл. 3), причем увеличение диаметра образца ведет к снижению влияния концентрации напряжений. Максимальное значение касательных напряжений существенно зависит от величины ([х — коэффициент Пуассона, Е — модуль упругости) клея и подложки и растет с увеличением этого отношения. Касательные напряжения, даже если они не появляются при нагружении, могут возникать при изменении температуры или при усадке [32]. Величина ц/ для соединений резины с металлом (ГОСТ 209—75) значительно больше, чем для соединений металл — металл, поэтому в этих соединениях концентрация касательных напряжений велика.

Все это определяет большие различия в результатах испытаний клеевых соединений на отрыв, полученных различными авторами. [c.120]

    Эластомеры (каучуки, резины, каучукоподобные полимеры) эксплуатируются в высокоэластическом состоянии, и температуры стеклования (Гс) или кристаллизации (Гкр) являются нижними границами их морозостойкости. Ниже этих температур исчезает эластичность и резко ухудшаются деформационные свойства. [c.157]


    X. ДЕФОРМАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА РЕЗИН [c.236]

    Причины этих явлений разбираются в различных теориях усиления резин, в большинстве которых рассматривается главным образом влияние наполнителей на деформационные и релаксационные свойства резин с точки зрения природы связей, возникающих между частицами наполнителя и макромолекулами каучука. В этих теориях рассматривается не прочность материала как таковая, а прочность структур, например прочность связей каучук—наполнитель и влияние ее на деформационные свойства и течение каучукоподобных полимеров — .

[c.194]

    Кроме перечисленных показателей существует целый ряд специфических характеристик резин истираемость, износостойкость, сопротивление раздиру, эластичность по отскоку и другие, имеющие большое значение в зависимости от назначения резин (например, в шинах). В табл. 1У.2 приведены пределы показателей прочности и деформационных свойств наполненных вулканизатов важнейших каучуков. [c.151]

    Деформационные свойства губчатых резин определяют (ГОСТ 11139—65) гл. обр. при статич. [c.453]

    Деформационные свойства резин оценивают также условными показателями неравновесного модуля, проводя статич. испытания при кратковременных воздействиях нагрузок в условиях растяжения (ГОСТ 210—53 и 412—53) и сжатия (ГОСТ 265—66). 

[c.447]

    Энтропийная теория высокоэластичности и предсказываемые ею формы зависимости о(е) в равновесных условиях для различных видов напряженного состояния описывают деформационные свойства резин лишь в первом приближении, поскольку не учитывают изменение внутренней энергии макромолекулярных цепей при деформировании и возможность их совместного (кооперативного) деформирования.[c.138]

    В резиновых технических изделиях (главным образом шинах) резино-кордная система наряду с деформациями растяжения испытывает и деформации сжатия. Несмотря на значительно большую величину модуля растяжения по сравнению с модулем сжатия нитей, резино-кордная и резинотканевая системы могут выдерживать значительные сжимающие нагрузки . Несущая способность системы определяется деформационными свойствами нитей в условиях сжатия. 

[c.10]

    Изменение свойств резин при понижении температуры связано с замедлением в них релаксационных процессов. Деформационные свойства аморфных полимеров с изменением температуры описываются зависимостью, представленной на рис. 3.1, а, а прочностные —на рис. 3.1,6. Из этих рисунков видно, что, во-первых, в области стеклования резко уменьшается деформируемость. Во-вторых, температуры стеклования и хрупкости представляют собой не константы, присущие самому материалу, а его характеристики, зависящие от условий приложения механического усилия (в данном случае от скорости), от вида и величины деформации, т. е. это условные характеристики. Помимо деформационных и прочностных свойств резин, важной расчетной характеристикой является термический коэффициент линейного расширения, резко изменяющийся при температуре стеклования в отсутствие механических воздейст- 

[c.84]

    При оценке морозостойкости по деформационным свойствам необходимо учитывать особенности поведения резин из кристаллизующихся каучуков. Это связано с тем, что процесс кристаллизации [12] резин из каучуков регулярного строения и связанное с ним сильное изменение механических свойств начинается при температурах на несколько десятков градусов выше температуры стеклования. [c.90]

    В монографии изложены современные представления о строении и механических свойствах ненаполненных и наполненных эластомеров с использованием методов и подходов, характерных для новой области физики полимеров — релаксационной спектрометрии. Рассмотрена природа различных релаксационных переходов и их связь с деформационными свойствами. Особое внимание обращено на релаксационные процессы, протекающие в области температур, лежащих выше температуры стеклования (переходная область, области высокой эластичности и текучести). Подробно проанализирована структура эластомеров и показаны возможности релаксационной спектрометрии полимеров как метода, характеризующего молекулярную подвижность различных структурных элементов. Показано, что релаксационные переходы, связанные с надмолекулярной и коллоидной структурой эластомерных систем, наблюдаются преимущественно при длительной эксплуатации резиновых технических изделий. Последнее имеет большое практическое значение для прогнозирования и инженерной оценки эксплуатационных свойств резин. 

[c.2]

    Если некристаллический эластомер является сшитым, то он характеризуется термомеханической кривой типа кривой 2. Узлы пространственной сетки препятствуют относительному перемещению молекулярных цепей. Поэтому при высоких температурах вязкое течение не наступает, и эластомер не замечает температуры текучести Тт, Температурная область высокой эластичности расширяется, и ее верхней границей становится граница химического разложения эластомера, которая определяется термическим разложением основной цепи или поперечных связей.

Такими деформационными свойствами обладают резины. [c.15]


    Рассмотрим влияние различных факторов на деформационные свойства эластомеров. Важную роль играет скорость механического воздействия. В связи с этим подробно изучено влияние скорости деформации на характер диаграмм растяжения и прочностные свойства резин. Как обычно, увеличение скорости растяжения приводит к возрастанию предела прочности, и это особенно заметно проявляется при температурах, близких к температуре стеклования. Что касается предельной деформации, то с увеличением скорости растяжения вулканизатов она изменяется сложным образом. Как и для твердых полимеров, предельная деформация может расти или убывать 
[c.202]

    Проследим теперь, как влияет надмолекулярная структура каучуков на их деформационные свойства. При исследовании прочностных и деформационных свойств вулканизатов было замечено что наилучшими свойствами обладают вулканизаты, надмолекулярная структура которых более совершенна. Резина на основе натурального каучука в этом смысле является наилучшей она построена из отчетливо выраженных ленточных образований. Вулканизаты на основе полиизопренового и полибутадиенового каучуков обладают менее совершенной структурой и худшей деформативной способностью. [c.216]

    Методы механич. испытаний резин условно разделяют на статические и динамические. К первым относят испытания, проводимые либо при постоянных нагрузках или деформациях, либо при относительно небольших скоростях нагружения. К динамич. испытаниям относят испытания при ударных или циклических (гармонических или импульсных) нагрузках. Как в статических, так и в динамич. испытаниях определяют либо взаимосвязь между напряжением и деформацией (деформационные свойства, наз. упругорелаксационными при статич. испытаниях, проводимых в неравновесных условиях нагружения, и упруго-гистерезисными — при динамич. испытаниях), либо характеристики сопротивления механич. разрушению (усталостно-прочностные свойства — прочность, долговечность, выносливость).[c.445]

    Специальные принципы конструирования резиновых деталей учитывают релаксационные, деформационно-прочностные, теплофизические и другие особенности резины, а также зависимость свойств резины от свойств каучука, являющегося ее основой. [c.20]

    Учет деформационно-прочностных характеристик резин позволяет при проектировании резиновых деталей использовать законы геометрического и силового моделирования и широко применять теорию подобия. Это дает возможность упростить и ускорить проектирование деталей, подобных по форме, но имеющих различные, пропорционально измененные размеры. При этом может быть использована функция формоизменения Пейна [23] или другие функции, учитывающие зависимость деформационных свойств от фактора формы изделия. [c.20]

    При расчете конструкций из резин необходимо иметь данные о влиянии температуры и времени работы материала под нагрузкой на его деформационные свойства. Предложены два типа датчиков для измерения деформаций растяжения, изгиба и кручения.[c.256]

    Наиболее отчетливо высокая эластичность проявляется у сшитых каучуков (резин). У линейных аморфных полимеров при достаточно большом времени наблюдения на высокоэластическую деформацию накладывается вязкое течение. Деформационные свойства кристаллических полимеров зависят как от высокоэластических свойств аморфных микрообластей, так и от природы кристаллических микрообластей и степени кристалличности полимера в целом. [c.15]

    Структура и релаксационные свойства резин — саженаполнен-ных вулканизатов каучуков — еще сложнее. Деформационные свойства саженаполненных резин могут быть описаны моделью, в котЬрой каучуковая часть резины состоит из двух составляющих мягкой и твердой (см. гл. I). Мягкая составляющая по структуре идентична ненаполненному сшитому каучуку, структура которого рассматривается как состоящая из упорядоченной и неупорядоченной частей. Первая представляет собой совокупность элементов надмолекулярной структуры — упорядоченных микроблоков, связанных в единую пространственную структуру с неупорядоченной частью и состоящих из свободных полимерных цепей и сегментов. Вторая представляет собой объем связанного, т. е. адсорбированного на частицах наполнителя, слоя каучука. Этот адсорбированный слой каучука менее эластичен, чем каучук в мягкой составляющей. В целом сажекаучуковая часть резины состоит из частиц наполнителя, образующих макросетчатую пространственную структуру, и твердой составляющей каучука, связанной с частицами наполнителя. Подвижности сегментов, находящихся в адсорбированном слое каучука, соответствует на рис. II. 14 а -процесс. В ненаполненной резине а -процесс не наблюдается. Более медленные процессы релаксации ф и б объясняются подвижностью самих частиц сажи и химических узлов сетки резины. [c.100]

    А. М. Гуткина и Г. М. Бартенева. Б. А. Догадкиным развита теория синтеза механических свойств каучуков и резин. Обширные исследования структурно-механических (деформационных) свойств растворов и гелей полимеров, пластичных дисперсных систем, адсорбционных слоев и пленок проведены А. А. Трапезниковым. Обстоятельно изучены структурно-механические свойства технических дисперсий Г. В. Куколевым. [c.10]

    В стеклообразном состоянии (см. рис. 29) при малых напряжениях в полимере возникает только упругая деформация с модулем Юнга 200—600 кгс/мм (для стали модуль Юига равен 20 ООО кгс/мм—). При больших напряжениях деформационные свойства. аморфных полимеров сложнее В стеклообразном состоянии, в котором пластмас-сы находятся при обычных, а каучуки и резины при низких температурах, растяжение аморфного полимера (рис. 33) внешне пронсходит так же, как и кристаллического, Когда условное напряжение достигает так называемого предела вынужденной эластичности (точка А), в наиболее слабом месте образца образуется шейка , в которую постепенно переходит весь образец (участок А Б). Затем тонкий образец еиде несколько растягивается до разрыва (участок ББ). [c.69]

    Маллинз, исходя из феноменологического описания процесса деформации, считает, что деформационные свойства наполненных вулканизатов могут быть описаны моделью, согласно которой резина состоит из двух фаз, причем основная деформация происходит в мягкой фазе, имеющей деформационные характеристики ненаполненного вулканизата. Деформация увеличивает долю вулканизата, находящегося в мягкой фазе, в результате деструкции относительно нерастяжимой твердой фазы. Такая простая модель позволяет объяснить не только размягчение наполненных резин при растяжении, но и резкий подъем кривой напряжение — деформация при растяжениях, близких к максимальным. Резкий подъем вызывается тем, что вулканизат в мягкой фазе подвергается высоким деформациям, близким к максимальным. Недостаток этой модели заключается в том, что предположение о жестких и мягких областях не связывается с реальными молекулярными параметрами полимера. [c.269]

    Деформационные свойства. Упругость и в ы-с о к о э л а с т и ч н о с т ь (эластичность) — свойства тела восстанавливать свою форму и ра.змеры после прекращения действия внешних сил. В узком смысле иод упругими часто имеют в виду только мгновенно-упругие (точнее, происходящие со скоростью звука) деформации, к-рым отвечают модули упругости порядка 10 —10 Мн/м (10 —108 кгс/см ). Для запаздывающих механически обратимых деформаций, к-рым соответствуют существенно меньшие модули упругости (1—10 Мн/м — цля нанолненных резш, 0,1 —10 Мн/м — для типичных мягких резин, 10 — [c.116]

    В связи с температурной зависимостью статических и динамических деформационных свойств высокополимеров очень интересна устойчивость этих веществ к действию низких и высоких температур. Следует учитывать, что термин устойчивость имеет широкое распространение. Он применяется по отношению к стойкости к старению, к действию тепла, химических агентов, масел, пониженных температур. При испытании, например на теплостойкость, образец выдерживается некоторое время при определенной температуре ) и затем определяются механические, физические, а также химические свойства при комнатной температуре. Изучаются, следовательно, не только важнейшие свойства при повышенных температурах, но и после тепловой обработки. Подобным же образом проводятся испытания на маслостойкость и стойкость к действию химических агентов. Большинство испытаний на морозостойкость проводится иначе. Определяется изменение состояния материала не после длительной выдержки образцов при -низких температурах, а непосредственно при низких температурах. Таким образом, когда в предыдущих работах приводились значения сопротивления разрыву или других деформационных свойств при повышенных температурах, это не обязательно характеризовало теплостойкость с точки зрения вышеописанных определений. Несмотря на это, подобного рода определения при повышенных температурах с точки зрения практического применения резины являЪтся необходимыми. [c.76]

    Определение морозостойкости по деформационным свойствам важно для резин, предназначенных для изготовления амортизаторов, демпферов, ремней, гофрированных трубок и т. п. Определение прочностных свойств, в частности температуры хрупкости, — для резин, изделия из которых могут испытывать больщие ударные нагрузки при низких температурах (авто- и авиащины, тормозные рукава). И, наконец, определение температуры стеклования и термических коэффициентов теплового расщирения важно для герметизирующих деталей.[c.85]

    Эти экспериментальные факты легли в основу общепринятой структурной модели резины. Так, согласно представлениям Маллинза и Тобина [64], деформационные свойства саженаполненных резин могут быть описаны моделью, в которой каучуковая часть резины состоит из двух составляющих мягкой и твердой . Мягкая составляющая по структуре идентична ненаполненному вулка-низату. Под твердой каучуковой составляющей наполненной резины следует понимать связанный, т. е. адсорбированный на частицах наполнителя слой каучука. Этот адсорбированный слой является более жестким, чем каучук в мягкой составляющей. Саже-каучуковая часть резины состоит из частиц наполнителя, образующих пространственную структуру, и твердой составляющей каучука, связанной с частицами наполнителя адсорбционными связями. [c.243]

    Для лучшего понимания наблюдаемых эффектов напомним представления Маллинза и Тебина [64, 78] о том, что деформационные свойства саженаполненных резин могут быть описаны моделью, в которой каучуковая часть резины состоит из мягкой и твердой частей. Основная деформация при растяжении приходится на мягкую составляющую, имеющую те же деформационные характеристики, что и ненаполненная резина. В результате влияние наполнителей проявляется в повышении фактической деформации в мягкой составляющей. Поэтому релаксационные характеристики наполненной резины отчасти связаны с релаксационными свойствами ненаполненной резины. [c.258]

    Результаты исследования деформационных свойств наполненных резин на основе СКМС-ЗОА (с техническим углеродом марки ДГ-100) при малых деформациях изложены в работах [79—81]. На рис. 8.21 приведены деформа- [c.264]

    Двухпараметрические уравнения описывают деформационные свойства резин при значительно больших удлинениях. На рис. III.6 приведены экспериментальные данные для натурального каучука. Зависимость напряжения а от кратности вытяжки Я хорошо описывается всеми двухпараметрическими соотношениями при весьма значительных деформациях. Лишь при очень больших удлинениях теоретические кривые расходятся, причем наилучшим образом продолжают следовать экспериментальным данным кривые, построенные по уравнениям (111. 19) и (111.20). Для описания деформации бутадиен-стирольного каучука в равной степени пригодны практически все упомянутые двухпараметрическйе уравнения (рис. III.7). [c.198]

    Рассмотренные выше уравнения деформации каучукоподобных полимеров не исчерпывают всего многообразия формул, предложенных для описания деформационных свойств резин и других каучукоподобных тел. В поисках новых соотношений идут либо по пути уточнения статистической теории высокоэластичности, либо вводят новые эмпирические уравнения, хорошо описывающие экспериментальные данные. Можно достигнуть определенных успехов, вводя поправки для учета ряда эффектов, не учтенных в первоначальном варианте статистическойГтеории. [c.198]

    Для резины, как и для всех полимерных материалов, харак-т узна зависимость механических, в первую очередь деформационных, свойств от температуры и временного режима нагружения. [c.157]


Испытания ударные на растяжение — Энциклопедия по машиностроению XXL

Испытания ударные на растяжение 19  [c. 1056]

Результаты механических испытаний образцов на растяжение и ударная вязкость различных зон сварного соединения приведены в табл. 9, 10.  [c.117]

Испытание стали на растяжение производится по ГОСТ 1497-42, на твердость по Бринелю — по ОСТ 10241-40, на ударную вязкость — по ГОСТ 1524-42.  [c.271]

Методика установления допустимого температурного интервала ковки следующая. Из слитка, если требуется установить температурный интервал ковки литого металла, в трех взаимно перпендикулярных направлениях (аксиальном, радиальном и тангенциальном) вырезают образцы для механических испытаний из различных зон слитка столбчатой, равноосной и осевой. Механические испытания проводят на растяжение, кручение и ударный изгиб при 20—1300°С. Столь широкий диапазон температур вызван необходимостью выявить зоны пониженной пластичности или хрупкости и учесть их при назначении режимов нагрева и охлаждения.  [c.218]


Используемые стали характеризуются низкой переходной температурой или высокой прочностью, поэтому перед утверждением их японским сварочным инженерным обш,еством необходимо проводить другие испытания, например испытания образцов на растяжение и ударную вязкость, а также оценку свариваемости материала.[c.235]

Механические свойства сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов определяют экспериментально на образцах при различных видах их нагружения. Наибольшее применение имеют механические характеристики (табл, 5), определяемые на основании испытаний образцов на растяжение, ударную вязкость и усталостную выносливость.  [c.10]

Вязкость различают статическую и ударную или динамическую. Статическая вязкость определяется при испытании металлов на растяжение и характеризуется относительным удлинением, выраженным в процентах длины образца при разрыве к его первоначальной длине. Ударная или динамическая вязкость определяется количеством работы, приложенной к образцу для его разрушения.  [c.6]

Сварные соединения, как правило, подвергаются следующим механическим испытаниям 1) на растяжение, 2) на ударную вязкость и 3) на загиб сварного шва.  [c.48]

Ударные испытания производятся на растяжение и на изгиб, но наибольшее распространение получили испытания на ударный изгиб образцов с надрезом, так называемые испытания на ударную вязкость.[c.40]

Перечисленные механические испытания различаются по характеру своего воздействия на металл и создают в нем разное напряженное состояние. Так, при одних статических испытаниях, например, на растяжение, в металле преобладают нормальные напряжения, прн других статических испытаниях, например, на кручение, в металле развиваются касательные напряжения. Поэтому и поведение металла при различных механических испытаниях может быть неодинаковым. Металл, хорошо сопротивляющийся действию сжимающих нагрузок, может разрушаться при меньших растягивающих нагрузках (чугун), или металл, не разрушающийся при статическом приложении больших растягивающих нагрузок, может плохо сопротивляться действию ударных нагрузок (неко-  [c.105]


Величины механических характеристик могут быть получены в лабораторных условиях доведением образцов до разрушения или чрезмерной деформации. Наиболее распространены испытания на растяжение и сжатие, так как они относительно просты, дают результаты, позволяющие с достаточной достоверностью судить о поведении материалов и при других видах деформации. Часто целью испытаний является определение твердости и ударной вязкости.  [c.131]

Испытания на растяжение проводят в соответствии с ГОСТ 1497—84, на ударный изгиб — по ГОСТ 9454—78, усталостные испытания — по ГОСТ 25.502—79. Значения пределов выносливости даны с указанием базы испытания (числа циклов), а также в зависимости от предела текучести, временного сопротивления разрыву и твердости.  [c.9]

Механические свойства в зависимости от температуры испытания приведены по результатам испытаний на ударный изгиб при отрицательных температурах (ГОСТ 9454—78) и на растяжение при повышенных температурах (ГОСТ 9651—84).  [c.9]

Механические свойства основного металла и металла сварных соединений трубопроводов определяют путем испытаний на растяжение по ГОСТ 1497-84 и ГОСТ 6996-66 соответственно, а также на ударный изгиб на образцах Шарпи — по ГОСТ 9454-78 и ГОСТ 6996-66 соответственно. Предел текучести и временное сопротивление металла определяют также неразрушающим методом в зонах контроля сварных соединений с помощью переносных твердомеров по ГОСТ 22761-77 и ГОСТ 22762-77. Выполняют не менее пяти замеров и за искомую твердость принимают их среднее арифметическое значение [74].  [c.164]

Испытания на ударную вязкость позволяют выявить склонность к хладноломкости раньше, чем обычные методы испытания. Если при испытании гладких образцов на растяжение переход от вязкого разрушения к хрупкому наблюдается при очень низких температурах от —100 до —200°С, то в испытаниях на ударную вязкость этот переход наблюдается при более высоких температурах. Для малоуглеродистой стали в зависимости от обработки стали переход происходит в интервале от —20 до +40°С.  [c.72]

V. Испытание ударом а) испытание на ударное растяжение б) испытание изгибом на ударную вязкость в) испытание поворотным ударом.  [c.48]

Степень увеличения показателей пластичности различна при разных методах испытаний. Меньше всего она при прокатке на клин литых и деформированных сталей, больше — при более чувствительных испытаниях на растяжение и особенно на кручение. При динамических испытаниях (например, на ударную вязкость) различие в пластичности образцов деформированных и литых сплавов особенно велико.  [c.506]

Для определения допустимых режимов нагрева, температурных интервалов ковки и штамповки, степени, скорости и схемы деформации, условий охлаждения поковок, а также необходимого усилия оборудования следует знать зависимость механических свойств обрабатываемого материала от температуры деформирования. Механические свойства определяют различными методами испытаний на растяжение, сжатие, кручение и ударный изгиб.  [c.89]

АН-51-1-Ре а — испытание на растяжение гладких и надрезанных (о», образцов б — ударное испытание на изгиб в — статическое испытание на изгиб /р—прогиб при разрушении В — относительная волокнистость образца  [c.100]

Для определения основных механических характеристик пластмасс проводят испытания на растяжение, сжатие, статический изгиб, твердость и на ударный изгиб. Образцы для испытаний могут быть изготовлены механической обработкой из плит, листов, прессованием, литьем под давлением и другими способами формования. Способ и режим изготовления образцов устанавливаются техническими нормами на пластмассы.  [c.158]

В работе [45] измерена остаточная прочность образцов стекло — полиэфирная смола, которые подвергались удару с различной мощностью при помощи стального шарика диаметром в 0,317 см. Скорости удара менялись в пределах до 300 м/с, а послеударная прочность определялась в испытаниях на растяжение и четырехточечный изгиб. Наблюдалась тенденция к уменьшению предела прочности при растяжении с увеличением скорости удара даже тогда, когда наблюдаемое повреждение поверхности образца было очень мало. Остаточная изгибная прочность зависела от предшествующего ударного нагружения гораздо сильнее, так как возникало расслаивание. Исследования, проведенные теми же авторами, показали, что алюминиевые композиты, содержащие 18% объема бора, при баллистическом ударе слабее, чем композиты стекло — полиэфирная смола.[c.329]


По назначению различают машины и установки для испытаний на растяжение (разрывные машины) на сжатие и изгиб (испытательные прессы) на растяжение, сжатие и изгиб (универсальные машины) на ударную вязкость на статическую и динамическую твердость на кручение и скручивание на технологические и специальные виды испытаний.  [c.40]

В монографии представлены результаты исследования механического поведения конструкционных материалов под действием импульсных нагрузок ударного и взрывного характера. Рассмотрена связь процессов нагружения и деформирования материала при одноосном напряженном состоянии. Описаны оригинальные методики и средства квазистатических испытаний на растяжение со скоростями до 950 м/с. Приведены результаты испытаний ряда металлических материалов и реологическая модель их механического поведения учитывающая влияние на сопротивление скорости деформации. Исследовано упруго-пластическое деформирование и разрушение материала в плоских волнах нагрузки. Описаны новые методики и изложены результаты экспериментальных исследований зависимости характеристик ударной сжимаемости н сопротивления пластическому сдвигу за фронтом плоской волны от ее интенсивности, связи силовых и временных характеристик откольной прочности.  [c.2]

Изучение влияния низких температур на прочностные и деформационные характеристики металлов представляет значительный интерес в связи с исследованием проблемы хрупкости. Склонность материала к хрупкому разрушению в настоящее время оценивается величиной ударной вязкости, определяемой энергией разрушения призматического образца с надрезом, или величиной критического коэффициента вязкости разрушения, определяемой по диаграмме растяжения образца с трещиной. Обе характеристики являются интегральными характеристиками материала и отражают совместное влияние скорости деформации, температуры, напряженного состояния и распределения деформаций по объему материала. Испытания на растяжение обеспечивают возможность изучения раздельного влияния скорости и температуры.[c.129]

I. Предварительные замечания. В 2.11 и 2.13 были описаны статические кратковременные испытания гладких образцов из различных материалов на растяжение и сжатие при комнатной температуре. Предыдущие параграфы настоящей главы содержат описание различных упругих и механических свойств материалов и оценку влияния различных факторов на эти свойства. Уже при этом обсуждении приходилось обращаться к результатам динамических испытаний (при определении сопротивляемости ударному воздействию и при оценке влияния скорости деформирования на различные свойства), кратковременных и длительных испытаний при высоких температурах (при определении предела длительной прочности и предела ползучести, а также при оценке влияния температурного фактора на различные свойства), длительных испытаний при переменных по величине и знаку нагрузках, длительных испытаний при комнатной температуре и постоянной нагрузке и при монотонно убывающей нагрузке. Приходилось, наряду с рассмотрением результатов испытания гладких образцов, обращаться и к анализу материалов испытаний образцов с надрезом указывалось, что, кроме непосредственного определения интересующих инженера свойств материала, существуют косвенные пути оценки этих свойств (при помощи определения твердости) отмечалось, что,  [c. 298]

V. Неудовлетворительные механические свойства сварного шва а) Низкий предел прочности и текучести б) Малый угол загиба в) Низкая ударная вязкость г) малый предел усталое 1 и а) Нарушения технологии сварки б) Неправильная техника сварки в) Неудовлетворительное качество присадочных материалов (проволоки, электродов, флюсов) ( г) несоответствующий состав основного металла Механические испытания на растяжение, изгиб, ударную вязкость, усталость,  [c.558]

Механические испытания прочности сварных соединений производятся в соответствии с требованиями ГОСТ 6996—66. Механическим испытаниям подвергаются стыковые сварные соединения для проверки соответствия их прочностных и пластических свойств требованиям соответствующих стандартов, Основных положений по сварке ОП 1513—72 и технических условий на изготовление арматуры. Основные виды механических испытаний на растяжение, на статический изгиб или сплющивание и на ударную вязкость выполняются с использованием образцов, изготовляемых из контрольных (или производственных) сварных соединений. Нз каждого контрольного стыкового сварного соединения должны быть вырезаны  [c.216]

Механические свойства металлов и других конструкционных материалов, проявляющиеся при действии на них ударных нагрузок и характеризующиеся хрупкостью и вязкостью, оценивают главным образом по испытаниям образцов ка маятниковых копрах. Различают следующие основные методы испытаний образцов на двухопорный ударный изгиб (метод Шар-пи), ударный консольный изгиб (метод Изода), ударное растяжение и ударный сдвиг.  [c.94]


Показано, что влияние азота на повышение предела временного сопротивления и предела текучести больше в сталйх, легированных 3—5 % Ni, чем в безникелевых. С ростом содержания азота предел текучести монотонно возрастает (на каждые 0,1 % N увеличение предела текучести составляет 25—17 МПа). Сталь 0,03 25 r5Ni3MoN (0,3— 0, 7) имеет высокую ударную вязкость до температуры —100 °С. Кратковременные испытания образцов на растяжение при повышенных температурах (800—1200 °С) пока-  [c. 195]

Физико-механические свойства готовой продукции определяют но результатам механических испытаний образцов, вырезанных из готовой продукции, в соответствии с ГОСТом. Наиболее рас-, пространены методы кратковременных механических испытаний I на растяжение, сжатие, кручение, ударную вязкость и др, В каж  [c.223]

Контроль и испытания механических свойств должны производиться согласно ГОСТ 1215-41 Отливки ковкого чугуна. Классификация и технические условия , ГОСТ 2055 43 Отливки из серого и ковкого чугуна. Методы механических испытаний , ГОСТ 1497-42 Металлы. Методы испытания металлов на растяжение . Испытание для определения ударной вязкости производится по ГОСТ 1524 42. Количество испытывае.мых образцов или отливок (деталей) от контролируе.мой партии устанавливается стандартами, норыалядщ, или техническими условиями При одновре-ыенио.м производстве тонкостенных и массивных крупногабаритных отливок последние должны подвергаться 100%-ному контролю на твердость.[c.304]

К разрушающим методам контроля качества сварных соединений принято относить следующие испытания механические (на растяжение, изгиб, ударную вязкость и др.), металлографические, коррозионные, химические. Особо следует вьщелить так называемые безобраз-цовые испытания механических свойств металла. Например, на стыках труб действующих энергоблоков периодически в зоне сварного шва металл зачищают и осуществляют замер твёрдости, металлографические, рентгеноструктурные и другие испытания. При этом нарушают целостность материала, но не изделия в общем.  [c.221]

Испытание на растяжение. Обычно цилиндрической формы образец с утолщениями по концам (для укрепления в захваты испытате.И)Пой машины) растягивается. В современных машинах (Цвик, Инстроп, MTS) скорость растяжения может изменяться в широких пределах от 0,003 до 3000 мм/мип. При больших скоростях деформации такое испытание считается динамическим (ударным). Большинство испытательных машин снабжено диаграммным аппаратом, записывающим кривую деформации (см. рис. 40 и 42), на которой можно найти интересующие величины прочности и иластичности (Ов, деформационные характеристики (б, г )) или характеристики, связанные с малыми деформациями (Е, To.oi и др.), следует определять, измеряя деформацию непосредственно на образце (во время испытания или после его разрушения).  [c.77]

В случае отсутствия сертификата механические испытания металла шва или наплавленного металла должны проводиться на растяжение и ударный изгиб на образцах по ГОС1 6996.  [c.36]

Рис. 4.12. Принципиальные схемы испытания па удар а — испытание па ударпоо растяжение б—испытание на ударный изгиб
Испытания на растяжение проводились на образцах, вырезанных вдоль направления прокатки из листов толщина плоского образца была равна 6 мм, причем толшдна молибденового покрытия составляла 25% от толщины листа. Ударные образцы стандартного размера вырезали вдоль и поперек направления прокатки. Надрез глубиной 2 мм с радиусом в вершине 1 мм (Менаже) наносили различными способами (рис. 97, надрез с правой стороны). В биметаллических образцах (надрезы I и Ш) толщина молибденового слоя составляла 2 мм. Испытания на растяжение биметаллических образцов и для сравнения плоских образцов толщиной  [c.101]

Как показано в предыдущем параграфе, испытание на растяжение с высокой скоростью деформирования вследствие распространения упруго-пластической волны по длине рабочей части образца при ударном нагружении дало зависимость формы кривой нагружения от длины рабочей части. С уменьшением этой длины область максимального усилия смещается к началу нагружения последнее может быть связано не только с неустой чивостью равномерного деформирования, но и с изменением закона деформирования материала в области, прилегающей к динамометру (с уменьшением длины образца степень релакса. ции напряжений в упруго-пластической волне ниже, следовательно, уровень напряжений и скорость деформирования — выше).[c.115]

Повышающиеся требования к материалам машиностроения вызвали необходимость систематического изучения механических свойств чугуна различных марок в зависимости от вида нагружения п сечения отливки. В связи с этим в ЦНИИТМАШе были изучены структура и механические свойства шести марок модифицированного чугуна с пределом прочности при растяжении от 22 до 40 кПмм [260]. Для каждой из этих шести марок были исследованы зависимости между пределами прочности при растяжении, с одной стороны, и при изгибе, сжатии и кручении, с другой были также определены значения ударной вязкости, предела усталости (на гладких и надрезанных образцах) и циклической вязкости. Каждое из перечисленных испытаний проводилось на образцах, вырезанных из заготовок длиной 30, 50, 100 и 200 мм. Полученные данные впоследствии вошли в ГОСТ и используются в различных справочниках 1234] до настояш,его времени.  [c.207]

В зависимости от требований к испытанию механических свойств сталь поставляется по категориям 1 без испытания на растяжение и ударную вязкость) 2 (испытания на растяжение и ударную вязкость — нормализованные образцы размером 25 мм) 3 (испытания на растяжение — нормализованные образцы размером 100 мм) 4 (испытания на растяжение и ударную вязкость — образцы закаленные и отпущенные размером не более 100 мм) 5 (испытания на растяжение — образцы нагар-тованные, отожженные или высокоотпущенные).[c.331]

На стадии изготовления существенное значение для обеспечения прочности и ресурса ВВЭР имеет контроль применяемых материалов, сварных соединений и наплавок по стандартным или унифицированным характеристикам механических свойств (статические стандартньве испытания на растяжение при комнатной и повышенной температуре, испытания на ударную вязкость, а также дополнительные механические и технологические испытания). Основной целью таких испытаний является определение соответствия фактических характеристик механических свойств техническим условиям (последние, как правило, входят в расчет прочности при проектировании). Вторым элементом, определяющим эксплуатационные прочность и ресурс ВВЭР, является дефектоскопический контроль исходных материалов, заготовок и готового обррудования. Этот контроль проводится с целью поддержания дефектов (трещин, пор, включений, расслоений, забоин и др.) на определенном уровне по размерам, скоплениям.  [c.7]

Структура и свойства бумаги — Свойства бумаги — Полезное

Правильный выбор бумаги по её свойствам позволяет получить необходимое качество конкретной полиграфической продукции.
Первым показателем является масса одного квадратного метра (г/м2). По принятой классификации масса 1 м2 печатной бумаги может составлять от 40 до 250 грамм. Бумаги с массой выше 250 г/м2 относятся к картонам.

Показатели качества бумаги, определяющие её печатные свойства могут быть объединены в следующие группы:

Геометрические: гладкость, толщина и масса 1 м2, плотность и пористость;
Оптические: оптическая яркость, непрозрачность, глянец;
Механические (прочностные и деформационные): прочность поверхности к выщипыванию, разрывная длина или прочность на разрыв, прочность на излом, сопротивление раздиранию, сопротивление расслаиванию, жесткость, упругость при сжатии и т.д.
Сорбционные: влагопрочность, гидрофобность, способность впитывать растворители печатных красок.

Все эти показатели имеют тесную зависимость друг от друга. Степень их влияния на оценку печатных свойств бумаги различна для различных способов печати.

Бумагу часто классифицируют по степени отделки поверхности. Это может быть бумага без отделки — матовая, бумага машинной гладкости и глазированная (иначе каландрированная) бумага, которую дополнительно обрабатывали в суперкаландрах для придания ей высокой плотности и гладкости.

Геометрические свойства бумаги

Гладкость бумаги, то есть микрорельеф, микрогеометрия ее поверхности определяет «разрешающую способность» бумаги: ее способность передавать без разрывов и искажений тончайшие красочные линии, точки и их комбинации. Это одно из важнейших печатных свойств бумаги. Чем выше гладкость бумаги, тем больше полнота контакта между ее поверхностью и печатной формой, тем меньшее давление нужно приложить при печатании, тем выше качество изображения. Гладкость бумаги определяется в секундах с помощью пневматических приборов или с помощью профилограмм, дающих наглядное представление о характере поверхности бумаги. Различные способы печати предъявляют к бумаге различные требования по гладкости. Так каландрированная типографская бумага должна иметь гладкость от 100 до 250 сек., а офсетная бумага той же степени отделки может иметь гладкость гораздо ниже — 80-150 сек. Бумага для глубокой печати отличается повышенной гладкостью, которая составляет от 300 до 700 сек. Газетная бумага не может быть гладкой в силу высокой пористости. Существенно улучшает гладкость поверхности нанесение любого покровного слоя — будь то поверхностная проклейка, пигментирование, легкое или простое мелование, которое, в свою очередь может быть различным: односторонним и двухсторонним, однократным и многократным и т.д.

Поверхностная проклейка — это нанесение на поверхность бумаги тонкого слоя проклеивающих веществ (масса покрытия составляет до 6 г/м2 с целью обеспечения высокой прочности поверхности бумаги, предохраняющей ее от выщипывания отдельных волокон липкими красками, а также для уменьшения деформации бумаги при увлажнении для обеспечения точного совпадения красок в процессе многокрасочной печати. Особенно это важно для офсетной и литографской печати, когда бумага подвергается увлажнению водой в процессе печати.

Пигментирование и мелование бумаги отличаются только массой наносимого покрытия. Так считается, что масса покровного слоя в пигментированных бумагах не превышает 14 г/м2, а в мелованных бумагах достигает 40 г/м2. Меловой слой отличается высокой степенью белизны и гладкости. Высокая гладкость — одна из наиболее важных характеристик мелованных бумаг. Их гладкость достигает 1000 сек. и более, а высота рельефа не превышает 1 мкм. Показатель гладкости не только обеспечивает оптимальное взаимодействие бумаги и краски, но и улучшает оптические свойства поверхности, воспринимающей красочное изображение. Высокая гладкость мелованной бумаги позволяет вести печать с хорошей пропечаткой при малых толщинах красочного слоя.

Обратной величиной гладкости является шероховатость, которая измеряется в микрометрах. Она напрямую характеризует микрорельеф поверхности бумаги. Как правило, в технических спецификациях бумаги указывают одну из двух этих величин.

Важной геометрической характеристикой бумаги, наряду с толщиной и массой 1 м2, является пухлость. Она характеризует степень спрессованности бумаги и очень тесно связана с такой оптической характеристикой, как непрозрачность. То есть, чем пухлее бумага, тем она более непрозрачна при равном граммаже. Пухлость измеряется в см3/г. Пухлость печатных бумаг колеблется, в среднем, от 2 см3/г (для рыхлых, пористых)  до 0,73 см3/г (для высокоплотных каландрированных бумаг). 

{В практическом приложении это означает, что, если брать более пухлую бумагу меньшего граммажа, то при равной непрозрачности, в тонне бумаги будет больше листов}

 Пористость непосредственно влияет на впитывающую способность бумаги, то есть на ее способность воспринимать печатную краску и вполне может служить характеристикой структуры бумаги. Бумага является пористо-капиллярным материалом, при этом различают макро- и микропористость. Макропоры, или просто поры, — это пространства между волокнами, заполненные воздухом и влагой. Микропоры, или капилляры, — мельчайшие пространства неопределенной формы, пронизывающие покровный слой мелованных бумаг, а также образующиеся между частичками наполнителя или между ними и стенками целлюлозных волокон у немелованных бумаг. Капилляры есть и внутри целлюлозных волокон. Все немелованные, не слишком уплотненные бумаги, например, газетная — макропористые. Общий объем пор в таких бумагах достигает 60% и более, а средний радиус пор составляет около 0,16-0,18 мкм. Такие бумаги хорошо впитывают краску, благодаря своей рыхлой структуре, то есть сильноразвитой внутренней поверхности.

Мелованные бумаги относятся к микропористым, иначе капиллярным бумагам. Они тоже хорошо впитывают краску, но уже под действием сил капиллярного давления. Здесь пористость составляет всего лишь 30%, а размер пор не превышает 0,03 мкм. Остальные бумаги занимают промежуточное положение.

{Фактически, это означает, что при печати на офсетной бумаге в поры проникают как растворители, содержащиеся в краске, так и красящие пигменты. Таким образом, концентрация пигмента на поверхности невелика и невозможно добиться насыщенных цветов. При печати же на мелованной бумаге, диаметр пор мелованного слоя настолько мал, что в поры впитываются только растворители, в то время, как частицы пигмента остаются на поверхности бумаги. Поэтому изображение получается очень насыщенное.}

Оптические свойства бумаги

Особое место в структуре печатных свойств бумаги занимают оптические свойства, то есть белизна, непрозрачность, лоск(глянец).

Оптическая яркость — это способность бумаги отражать свет рассеянно и равномерно во всех направлениях. Высокая оптическая яркость для печатных бумаг весьма желательна, так как четкость, удобочитаемость издания зависит от контрастности запечатанных и пробельных участков оттиска.

При многокрасочной печати, цветовая точность изображения, ее соответствие оригиналу возможны только при печатании на достаточно белой бумаге. Для повышения оптической яркости в дорогие высококачественные бумаги добавляют так называемые оптические отбеливатели — люминофоры, а также синие и фиолетовые красители, устраняющие желтоватый оттенок, присущий целлюлозным волокнам. Этот технологический прием называют подцветкой. Так, мелованные бумаги без оптического отбеливателя имеют оптическую яркость не менее 76%, а с оптическим отбеливателем — не менее 84%. Печатные бумаги с содержанием древесной массы должны иметь оптическую яркость не менее 72%, а вот газетная бумага может быть недостаточно белой. Её оптическая яркость составляет в среднем 65%.

Еще одним важным практическим свойством печатной бумаги является ее непрозрачность. Особенно важна непрозрачность при двухсторонней печати. Для повышения непрозрачности подбирают композицию волокнистых материлов, комбинируют степень их помола, вводят наполнители.

К оптическим свойствам бумаги относится также ее лоск или глянец. Лоск, или глянец, — это результат зеркального отражения поверхностью бумаги падающего на нее света. Естественно, это тесно связано с микрогеометрией поверхности, то есть с гладкостью бумаги. Обычно с повышением гладкости лоск тоже увеличивается. Однако, эта связь неоднозначна. Следует помнить, что гладкость определяется механическим способом, а лоск — это оптическая характеристика. Глянец глазированной бумаги может составлять 75-80%, а матовой — до 30%.

Большинство потребителей печатной продукции отдает предпочтение глянцевым бумагам, однако глянец нужен в изданиях далеко не всегда. Так, при воспроизведении текста или штриховых иллюстраций применяют бумагу с минимальным глянцем, например, бумагу машинной гладкости. А различные проспекты, этикетки, репродукции с картин прекрасно получаются на бумаге с высоким глянцем.

Механические свойства бумаги

Следующая группа печатных свойств — это механические свойства бумаги, которые можно подразделить на прочностные и деформационные. Деформационные свойства проявляются при воздействии на материал внешних сил и характеризуются временным или постоянным изменением формы или объема тела. Основные технологические операции полиграфии сопровождаются сущетвенным деформированием бумаги, например: растяжению, сжатию, изгибу. От того, как ведет себя бумага при этих воздействиях, зависит нормальное (бесперебойное) течение технологических процессов печатания и последующей обработки печатной продукции. Так, при печатании высоким способом с жестких форм при больших давлениях бумага должна быть мягкой, то есть легко сжиматься, выравниваться под давлением, обеспечивая наиболее полный конакт с печатной формой.

Мягкость бумаги связана с ее структурой, то есть с ее плотностью и пористостью. Так крупнопористая газетная бумага может деформироваться при сжатии до 28%, а у плотной мелованной бумаги деформация сжатия не превышает 6-8%. Для высокой печати важно, чтобы эти деформации были полностью обратимыми, чтобы после снятия нагрузки, бумага полностью восстанавливала первоначальную форму. В противном случае, на оттиске видны следы оборотного рельефа, свидетельствующие о том, что в структуре бумаги произошли серьезные изменения. Если же бумага предназначена для отделки тиснением, то целью становится, наоборот, остаточная деформация, а показателем качества является ее необратимость, то есть устойчивость рельефа тиснения.

Для офсетной печати на высокоскоростных ротационных машинах очень важными являются прочностные характеристики бумаги, а именно: прочность на разрыв, излом, стойкость к выщипыванию, влогопрочность. Прочность бумаги зависит не от прочности отдельных компонентов, а от прочности самой структуры бумаги, которая формируется в процессе бумажного производства. Это свойство характеризуется обычно разрывной длиной в метрах или разрывным усилием в ньютонах. Так для более мягких типографских бумаг, разрывная длина составляет не менее 2500 м, а для жестких офсетных, эта величина возрастает уже до 3500 м и более.

Бумаги, предназначенные для плоской печати, должны иметь минимальную деформацию при увлажнении, так как по условиям технологии печатного процесса, они соприкасаются увлажненными поверхностями. Бумага — материал гигроскопичный. При увеличении влажности ее волокна набухают и расширяются, главным образом по диаметру; бумага теряет форму, коробится и морщится, а при высушивании происходит обратный процесс: бумага дает усадку, в результате чего меняется формат. Повышенная влажность резко снижает механическую прочность бумаги на разрыв, бумага не выдерживает высоких скоростей печатания и рвется. Изменение влажности бумаги в процессе многокрасочной печати приводит к несовмещению красок и нарушению цветопередачи.

Для повышения влагостойкости бумаги в состав бумажной массы при изготовлении добавляют гидрофобные вещества (эта операция называется проклейкой в массе) или же проклеивающие вещества наносятся на поверхность уже готовой бумаги (поверхностная проклейка). Высоко проклеиваются офсетные бумаги и особенно те из них, которые при использовании подвергаются резким изменениям климатических условий или запечатываются во много краскопрогонов, например, картографические бумаги.

Сорбционные свойства бумаги

Наконец, мы вплотную подошли к одному из важнейших свойств печатной бумаги — ее впитывающей способности. Правильная оценка впитывающей способности означает выполнение условий своевременного и полного закрепления краски и, как результат — получение качественного оттиска.

Впитывающая способность бумаги, в первую очередь зависит от ее структуры, так как процессы взаимодействия бумаги с печатной краской принципиально различны. Прежде чем говорить об особенностях этого взаимодействия в тех или иных случаях, необходимо еще раз вспомнить основные типы структур современных печатных бумаг. Если изобразить структуры бумаги в виде шкалы, то на одном из ее концов разместятся макропористые бумаги, состоящие целиком из древесной массы, например, газетные. Другой конец шкалы, соответственно, займут чистоцеллюлозные микропористые бумаги, например, мелованные.  Немного левее расположатся чистоцеллюлозные немелованные бумаги, тоже микропористые. А все остальные займут оставшийся промежуток.

Макропористые бумаги хорошо воспринимают краску, впитывая ее как единое целое. Краски здесь маловязкие. Жидкая краска быстро заполняет крупные поры, впитываясь на достаточно большую глубину. Причем чрезмерное ее впитывание может даже вызвать «пробивание» оттиска, то есть изображение становится видным с обороной стороны листа. Повышенная макропористость бумаги нежелательна, например, при иллюстрационной печати, когда чрезмерная впитываемость приводит к потере насыщенности и глянцевитости краски. Для микропористых (каппилярных) бумаг характерен механизм так называемого «избирательного впитывания», когда под действием сил капиллярного давления в микропоры поверхностного слоя бумаги впитывается, преимущественно, маловязкий компонент краски (растворитель), а пигмент и пленкообразователь остаются на поверхности бумаги. Именно это и требуется для получения четкого изображения. Так как механизм взаимодействия бумага-краска в этих случаях различен, для мелованных и немелованных бумаг готовят различные краски.

(PDF) Определение характеристик деформации оттаивающих грунтов методом трехосного сжатия

Таким образом, одним из важных факторов, существенно влияющих на условиях оттаивания,

распределение напряжений, возникающих в грунте в процессе испытаний. Одинаковые условия нагружения приводят

к меньшему разбросу деформационных характеристик при прочих равных условиях.

Выводы

Для определения деформационных характеристик оттаивающих грунтов методом трехосного сжатия разработана методика, которая может служить основой для разработки государственного стандарта

.

Методика позволяет проводить оттаивание образцов при различных сочетаниях

осевых и объемных напряжений. Напряженное состояние грунта в ходе опыта соответствует

фактическому состоянию грунта в грунтовом массиве при его оттаивании.

Поведение грунтового массива можно моделировать с помощью различных схем нагружения.

Результаты сравнения деформационных характеристик, полученных для талых песчаных грунтов

в натурных испытаниях горячей штамповкой и трехосным сжатием, показали, что коэффициенты оттаивания и сжимаемости

различаются не более чем на 5% и 30%. Однако такие сравнения были представлены для песчаных грунтов, и

необходимы дальнейшие исследования деформационных характеристик разных типов оттаивающих грунтов с различными физическими

свойствами для более точного сравнения с данными, полученными в полевых условиях.

Метод трехосного сжатия перспективен для оттаивающих грунтов и позволяет

определять деформационные и прочностные характеристики в одном испытании.

ЛИТЕРАТУРА

1. СП 25.13330.2012. Основания и фундаменты на вечной мерзлоте, ФЦС, Москва (2012).

2. ГОСТ 20276-2012. Почвы. Методы полевого определения характеристик прочности и

деформируемости, Стандартинформ, Москва (2013).

3. ГОСТ 12248-2010.Почвы. Методы лабораторного определения характеристик прочности

и деформируемости, Стандартинформ, Москва (2011).

4. Котов П.И. Деформация сжатия прибрежно-морских мерзлых грунтов при оттаивании (Европейский

Север России, Западная Сибирь): Автореф. М. В. Ломоносова, Москва (2014).

5. Котов П.И., Роман Л.Т., Царапов М.Н. Влияние условий оттаивания и консолидации

на деформационные свойства оттаивающих грунтов // Вестник геологии Московского университета.2,

153-158 (2017).

6. Роман Л.Т., Царапов М.Н., Котов П.И., Волохов С.С., Мотенко Р.Г., Черкасов А.М., Штейн А.И.,

, Костоусов А.И. Справочник по определению физико-механических свойств замерзающих,

замороженных и оттаивающих дисперсий. Почвы, Изд. Книжный Дом Университета, Москва (2018).

7. Котов П.И., Роман Л.Т., Сахаров И.И., Парамонов В.Н., Парамонов М.Б. Влияние условий оттаивания

и вида испытаний на деформационные характеристики оттаивающих грунтов // Механика грунтов.Нашел.

англ., 52, № 5, 254-261 (2015).

8. Котов П.И. Кодификация деформационных характеристик оттаивающих грунтов // Механика грунтов. Нашел. Eng., 50,

№ 3, 123-127 (2013).

9. Кальбергенов Р.Г., Леонов А.Р. Современные методы исследования механических свойств

оттаивающих грунтов // Промышленное и гражданское строительство. 2003. № 10. С. 22-23.

10. Z. Cui, P. He, and W. Yang, «Механические свойства илистой глины, подвергнутой замораживанию-оттаиванию»,

Cold Reg.науч. техн., 26-34 (2014).

11. Y. Han, Q. Wang, N. Wang, J. Wang, X. Zhang и S. Cheng, «Влияние циклов замораживания-оттаивания на сдвиг

прочности засоленной почвы», Cold Reg. науч. техн., 43-53 (2018).

12. Власов А.Н., Волков-Богородский Д.Б., Мнушкин М.Г., Тропкин С.Н. Некоторые особенности геотехнического моделирования

с помощью SIMULIA ABAQUS. Тр. Стажер науч.-техн. конф. по технике

Системы, Москва (2010), стр. 78-88.

13.Кудрявцев С.А. Геотехническое моделирование процесса промерзания и оттаивания мерзлотных

грунтов. СПб.: АСВ, 2004.

14. Улицкий В.М., Сахаров И.И., Парамонов В.Н., Кудрявцев С.А. Анализ системы гряд

при замерзании и оттаивании грунта с помощью программы Термогрунт // Механика грунтов. Нашел. англ., 52(5), 240-246 (2015).

15. Колесов А.А., Минкин М.А., Шилин Н.А. Некоторые результаты исследований осадки оттаивающих

вечномерзлых песков на севере Западной Сибири // Тр.ВНИИОСП им. Н. М. Герсеванова, № 91, 48-61

(1990).

69

%PDF-1.4 % 1 0 объект >поток 2019-01-28T17:58:29+01:002022-02-25T19:50:59-08:002022-02-25T19:50:59-08:00iText 4.2.0 от 1T3XTuuid:6283f2f9-b72b-491f-b611 -5f8920738367xmp.did: F7A985627B2EE911A5469F9FE0B6FFFAxmp.did: F7A985627B2EE911A5469F9FE0B6FFFA

  • savedxmp.iid: F7A985627B2EE911A5469F9FE0B6FFFA2019-02-12T09: 35: 08 + 05: 30Adobe Bridge CS6 (Windows) / метаданных
  • application/pdf
  • Евгений Бабич
  • Сергей Филипчук
  • Виктор Караван
  • Юстина Собчак-Пёнстка
  • конечный поток эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект >поток xX͎6)HN2)[ѹ-EA1KIrnAؑ( G93i\ySڹͧ^t}^Yt2UZdRu&ГOISF==OOHSPnzkƘB42}Ak}L#]yz

    Влияние микрофибриллированной целлюлозной добавки на прочность, модуль упругости, тепловыделение и усадку растворов и бетонов

    Материалы (Базель). 2021 ноябрь; 14(22): 6933.

    Муджахид Али, академический редактор и Роман Федюк, академический редактор

    Поступила в редакцию 12 октября 2021 г.; Принято 12 ноября 2021 г.

    Abstract

    Целью данной работы было изучение влияния добавки микрофибриллированной целлюлозы на прочность, модуль упругости, тепловыделение и усадку растворов и бетонов. Дозировка добавки варьируется от 0,4 до 4,5% от массы цемента. Изменение прочности с увеличением дозировки добавки происходило волнообразно.Неравномерный характер изменения результатов имел место и при определении тепловыделения и усадки. В целом тепловыделение и усадка уменьшались при увеличении дозировки добавки. Добавка показала наибольшее снижение тепловыделения бетона при содержании 2%. Тепловыделение бетона практически мало отличалось от экзотермического стандарта при содержании добавки 1 и 1,5 %. Добавление добавки микрофибриллированной целлюлозы в мелком (0,5%) и крупном (1.5 %) уменьшили усадку по сравнению с эталоном, а при промежуточном содержании (1 %) усадка была выше, чем у эталонных образцов. При этом скорость испарения воды из бетона увеличивалась с увеличением добавки. С увеличением дозировки добавки модуль упругости снижается. Таким образом, микрофибриллированная целлюлозная добавка обеспечивает получение бетонов с более низкими значениями модуля упругости, тепловыделения и усадки, а добавка рекомендуется для применения в бетонах с повышенной трещиностойкостью в период твердения.Рекомендуемое содержание добавки 0,5% от массы цемента. При указанной дозировке можно обеспечить класс бетона по прочности на сжатие С35/45.

    Ключевые слова: бетон , раствор, нано/микроволокнистая целлюлоза, испытания, прочность, модуль растяжения, усадка, тепловыделение оксиды кремния, титана, железа и др. [1,2,3,4,5].Среди модифицирующих добавок активно изучается использование микрофибриллярной целлюлозы в цементных композитах. На рынке строительных материалов появилась биополимерная добавка к бетону из свекловичного жома (СБП) — отходов сахарной промышленности.

    Имеются данные [6] о том, что SBP-целлюлоза может иметь большой потенциал для ряда материалов, в которых важна реология. В отличие от большинства целлюлоз, полученных из волокон вторичной стенки, целлюлоза SBP представляет собой типичную целлюлозу первичной стенки, называемую целлюлозой паренхиматозных клеток [7].Включение натуральных волокон в структуру цементного композита является средством минимизации проблемы трещинообразования, повышает ударную вязкость, прочность на изгиб, изменяет характер разрушения хрупких материалов в сторону более пластичной трещиностойкости [8]. Растительные волокна обладают дополнительными преимуществами, такими как распространенность, возобновляемость, низкая плотность и высокая механическая прочность [9]. Однако сообщалось, что содержащиеся в растительных волокнах химические компоненты и растворимые сахара замедляют гидратацию смесей на основе цемента [10,11].Это замедление наблюдалось при тестировании волокон из целлюлозы сахарного тростника [12], бамбуковых хлопьев и листьев масличной пальмы [13], конопли [14] и тропической древесины [15]. Волокнистый пектин может образовывать комплексные молекулы с ионами кальция и может быть причиной наблюдаемого замедления схватывания [14].

    Установлено [16], что поровая вода с сильной щелочностью повреждает цепи макромолекул, за счет гидролиза целлюлозы, что вызывает их разрыв, и, как следствие, снижение степени полимеризации цепей целлюлозы.Для оценки деградации композитов в работе [17] был проведен процесс ускоренного старения с использованием 200 циклов увлажнения и сушки. В гибридных композитах нанофибриллированная целлюлоза имеет улучшенные механические свойства по сравнению с композитом без нановолокон.

    Исследуемая добавка Pro-Flowstab представляет собой готовую к употреблению водную суспензию микрофибриллированной целлюлозы из свекловичного жома с рН около четырех и плотностью около 1 г/см 3 . Регулирование реологических характеристик смеси осуществляется изменением дозировки добавки, которая по рекомендации производителя варьируется от 0.от 5 до 2,5 % от массы цемента и вводится в бетонную смесь после добавления воды.

    По данным производителя, микрофибриллярная целлюлоза Pro-Flowstab, полученная из первичной стенки паренхиматозных клеток, состоит из микрофибрилл, в том числе элементарных нанофибрилл диаметром 2–4 нм, состоящих из 18–24 нитей полимера целлюлозы. По данным [18], добавка Pro-Flowstab состоит из нанофибриллированной целлюлозы, представляющей собой длинный пучок волокон диаметром около 2 нм, с примесью более крупных микрофибриллярных структур со средним поперечным размером около 100 нм. .Такие материалы гетерогенны и содержат волокна, фрагменты волокон, микрофибриллы и нанофибриллы. Этот материал называется микрофибриллированной целлюлозой (МФЦ) [19]. Помимо Pro-Flowstab, под торговым названием Betafib® MCF известна добавка на основе микроцеллюлозных волокон из жома сахарной свеклы, не содержащая лигнина. Материал добавки содержит не менее 60 % целлюлозы, 0,5–10 % пектина и 1–15 % гемицеллюлозы и имеет поперечный размер частиц в диапазоне 25–75 микрон. При добавлении в жидкие композиции добавка приводит к увеличению вязкости [20].

    Общепринятой классификации надмолекулярных структур в литературе нет. Термины, используемые для нано- и микроразмерных целлюлозных материалов, окончательно не установлены. Один и тот же материал может иметь разные названия или одни и те же термины могут использоваться для разных материалов. М. Иоелович дает следующие характеристики микро- и наноструктур фибриллированной целлюлозы. Звенья макромолекул целлюлозы, соединенные водородными связями гидроксильных групп, образуют первичные элементы надмолекулярной структуры, элементарные нанофибриллы с поперечными размерами 3–10 нм в зависимости от происхождения целлюлозы.Из-за высокой удельной поверхности первичные нанофибриллы имеют тенденцию к агрегации с образованием фибриллярных пучков, называемых микрофибриллами. В свою очередь, элементарные нанофибриллы и их пучки содержат кристаллиты и аморфные домены.

    Авторы [21] рассматривают микрофибриллированные целлюлозные (МФЦ) волокна с поперечными размерами в диапазоне 10–40 нм, состоящие из агрегатов микрофибрилл целлюлозы (микрофибрилл) и ограниченного числа нановолокон 3–10 нм. Микрофибриллы имеют малый диаметр 2–10 нм и значительную длину, более 10 мкм, из-за чего они склонны к агрегации, что отрицательно сказывается на механических свойствах цементных композитов, так как создает слабую связь на контакте между волокна и гидраты цемента [22].

    Авторы [23,24] различают два типа наноцеллюлозы: нанокристаллы и нанофибриллы. Первые получают обработкой волокон кислотами, вторые — механическим разрушением. На основании вышеизложенного Pro-Flowstab следует отнести к МФЦ, так как точное соотношение и морфология микроцеллюлозы и наноцеллюлозы неизвестны. Сравнение влияния этих целлюлозных структур на вязкое разрушение реакционноспособного порошкового бетона показало [25], что при одинаковом содержании добавки (3 % от массы цемента) образцы с микроцеллюлозой имели энергию разрушения при растяжении при раскалывании в три раза выше, чем образцы с наноцеллюлозой.Микроцеллюлоза также обеспечивала более высокое поглощение энергии при трехточечном изгибе образцов. При этом, в отличие от микроцеллюлозы, наноцеллюлоза при увеличении дозировки не требовала увеличения водоцементного отношения и суперпластификатора.

    В раннем возрасте (в первые 12 ч) добавление целлюлозных нановолокон снижает гидратацию цемента, а затем нанофибриллы ускоряют гидратацию цемента. Кроме того, пики гидратации увеличиваются с увеличением содержания нановолокон. Итак, общая тенденция такова, что гидратация цемента усиливается за счет нанофибрилл [26].Примечательной особенностью целлюлозных нановолокон является их гидрофильность [27], обеспечивающая их адгезионное взаимодействие с частицами цемента в бетонной смеси.

    Разнообразие структур и морфологии целлюлозных волокон не позволяет перенести результаты испытаний одних материалов на другие. В каждом случае исследования должны проводиться на конкретных видах целлюлозных волокон. Добавка Pro-Flowstab плохо изучена. Известны только его реологические свойства и прочность в составе цементного камня [18].Поэтому целью настоящей работы является изучение физико-механических свойств, таких как прочность, модуль упругости, тепловыделение и усадка бетона с добавкой микрофибриллированной целлюлозы.

    2. Материалы и методы

    2.1. Материалы

    В этом исследовании используются следующие материалы.

    1. Цемент портландцемент без минеральных добавок ЦЕМ И 42,5 Н производства ОАО «Михайловцемент» (Рязанская область, Россия) в соответствии с ГОСТ 31108-2016 «Цементы общестроительные.Технические условия» [28], с удельной поверхностью 325 м 2 /кг, нормальной плотностью 25,1 %, минералогическим составом: С 3 S = 61,1; С 2 S = 17,8; С 3 А = 5,7; С 4 AF = 13,4%.

    2. Песок для строительных работ марки 1 Сестринского разреза ГОСТ 8736-2014 «Песок для строительных работ. Технические условия» [29] с модулем крупности 2,5, фракции 0–5 мм, с содержанием глинистых и пылевидных частиц не более 1.5%.

    3. Щебень гранитный, фракция 5–10 мм, «ЛСР-Основные материалы Северо-Запад» (Ленинградская область, Россия) по ГОСТ 8267-93 «Щебень и гравий из твердых горных пород для строительных работ. Технические условия» [30], марка по дроблению: 1200.

    4. Суперпластификатор: MC-Techniflow 178 (далее СП) производства MC-Bauchemie (Санкт-Петербург, Россия).

    5. Добавка Pro-Flowstab на основе нано/микрофибриллированной целлюлозы из свекловичного жома в виде водной суспензии, плотностью около 1 г/см 3 .Добавка производства «Bang & Bonsomer Group Oy» (Хельсинки, Финляндия).

    2.2. Методы

    Проведены эксперименты по оценке добавки Pro-Flowstab для увеличения предела деформации бетона при растяжении, которая входит в формулу критерия трещиностойкости бетона. Дозировка добавки в опытах с раствором составляла от 0,4 до 4,5 % от массы цемента, в опытах с бетоном – 1, 1,5 и 2 %. В первом случае было принято решение расширить пределы дозировки добавки по сравнению с рекомендациями производителя (0.5–2,5%). Во втором случае содержание добавки соответствовало рекомендациям. Основным тестом в этой работе было определение модуля упругости.

    2.2.1. Испытание раствора

    Сначала раствор был испытан на образцах размерами 40×40×160 мм на изгиб и сжатие в соответствии с ГОСТ 30744-2001 «Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного эталонного песка» [31], с измерением деформации изгиба по упрощенной схеме (серии А и Б). Это позволило предварительно оценить аддитивный эффект и диапазон возможных дозировок по величине прогиба при трехточечном изгибе. В серии A не учитывалось содержание воды в суспензии MFC, поэтому фактическое водоцементное отношение увеличивалось с увеличением содержания добавки Pro-Flowstab, а одинаковая удобоукладываемость смесей контролировалась добавлением SP. Текучесть смеси контролировали по распределению конуса на расходном столе (см. а). Конусообразную форму (см. б) устанавливали на поточный стол и заполняли раствором в два приема.Каждый слой уплотнялся десятью трамбовочными прессами. После извлечения формы производили 30 встряхиваний и измеряли растекание конуса смеси в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В серии испытаний B фактическое соотношение В/Ц было таким же.

    Таблица расхода ( a ) и конусная форма ( b ) для теста потока раствора: 1 основание, 2 стол потока, 3 конус из раствора, 4 толкатель.

    Для предварительной оценки влияния добавки МФЦ на деформационные свойства материала определяли прогиб гибочных образцов размерами 40×40×160 мм по схеме, приведенной в соответствии с ГОСТ 30744-2001 [31].

    Установка для определения прочности и прогиба при изгибе. ( a ) Схема испытаний; ( b ) Внешний вид установки.

    Мы понимаем, что данная схема испытаний не совсем корректна для определения модуля деформации при изгибе, так как показания индикатора учитывают прогиб балки и деформации раздавливания материала под опорами. Однако эта общая деформация характеризует жесткость материала и позволяет сравнивать образцы по их деформируемости.№

    Образцы подвергали ступенчатому нагружению с выдержкой на каждой ступени в течение 4–5 мин, после чего снимали показания на индикаторе часового типа с ценой деления 1 мкм. Нагружение прекращалось на каждом этапе при достижении некоторого равного уровня напряжений. Было испытано по три образца каждого состава.

    Из растворных смесей серии А изготовили по три образца (размерами 40×40×160 мм) каждого состава специальной формы, позволяющей укладывать по торцам образцов металлические вставки, служащие реперами для измерения усадка. Образцы в формах хранили в камере стандартного твердения при температуре (20 ± 2 °С) и относительной влажности (95 ± 5 %). Образцы извлекали из формы через сутки после изготовления. После этого начинали измерение длины образца с помощью прибора, снабженного мерсеровским часовым датчиком с ценой деления 1 мкм (см. ). Во время испытания на усадку образцы выдерживали в климатической камере при температуре (20 ± 2 °С) и относительной влажности (60 ± 5 %). Одновременно с показаниями усадки образцы взвешивали и определяли потерю воды на испарение.

    Устройство для измерения усадки бетонных образцов.

    2.2.2. Испытания бетона

    Испытания бетона были обозначены серией С. Для определения влияния добавки Pro-Flowstab на свойства бетона были приготовлены 4 состава, отличающиеся содержанием добавки МФЦ, которое составило 0; 1,0; 1,5; и 2% по массе цемента. Составы бетонов характеризуются следующими параметрами: расход цемента С = 465 кг/м 3 ; водоцементное отношение В/Ц = 0. 49, учитывая содержание воды в суспензии МФЦ; доля песка в массе заполнителей r = 0,40. Осадку конуса выбирали, регулируя дозировку суперпластификатора MC-TechniFlow 178 для поддержания однородности смесей. Содержание сухого вещества суспензии МФЦ от объема бетона составило соответственно 0,016; 0,024; и 0,032%.

    Предел прочности при сжатии определяли на кубических образцах 70×70×70 мм по ГОСТ 10180-2012 «Бетоны.Методы определения прочности на стандартных образцах» [32]. Прочность и модуль деформации при растяжении определяли на призматических образцах 70×70×280 мм по ГОСТ 24452-80 «Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного эталонного песка» [33]. Образцы готовили из одной партии по три образца каждого типа на 2 периода испытаний — 7 и 28 сут. На двух противоположных сторонах образцов (а) был сделан поперечный надрез глубиной 10 мм для фиксации плоскости разрыва при испытаниях на растяжение.Деформацию измеряли с помощью прибора с мерсеровским часовым индикатором с ценой деления 1 мкм, расположенным на всех четырех сторонах образца (б).

    Схемы тестирования. ( a ) Для определения прочности на растяжение; ( b ) для определения модуля упругости.

    Модуль упругости бетона при растяжении определяли по ГОСТ 24452-80 [34] для определения модуля упругости при сжатии. Нагружение производилось ступенчато до нагрузки 30–40 % от разрушающей нагрузки.На каждом этапе образцы выдерживали под постоянной нагрузкой в ​​течение 4–5 мин. При расчете модуля упругости учитывалась только деформация, возникающая при увеличении нагрузки. Участки ползучести при выдержке на ступенях нагружения отбрасывались. Сброс нагрузки производился непрерывно от максимального значения до условного нуля. Деформацию измеряли циферблатными индикаторами, расположенными на всех четырех сторонах образца (б).

    Тепловыделение бетона Q определяли согласно EN 196-9:2010 [35], полуадиабатическим (термос) методом при начальной температуре бетона 20 °С и расчетным путем приводили к изотермическому твердению режима при температуре 20 °С с использованием гипотезы приведенного времени [1], согласно которой в моменты равного тепловыделения при Q 1 = Q 2 соотношение скоростей тепловыделения, а также соответствующие раз τ 2 и τ 1 , остается постоянным в течение всего процесса: функция температуры f t рассчитывалась по формуле:

    где ε — характерная разность температур, если t 1 − t 2 = ε, то f t = 2, т. е. при повышении температуры на ε градусов скорость тепловыделения удваивается.Было испытано по два образца-близнеца каждого состава бетона. Показания датчиков температуры записывали многоканальным самописцем «Терем-4» каждые 30 мин.

    Правила выдержки образцов и сроки испытаний приняты в соответствии с ГОСТ «Бетоны. Методы определения прочности на стандартных образцах» 10180-2012 [32]. Образцы извлекали из форм через сутки после отливки. В дальнейшем образцы хранились при температуре 20 ± 2 °С и относительной влажности не менее 96 %.Через 28 сут образцы извлекали из стандартной закалочной камеры и сушили до постоянного веса, чтобы исключить влияние влаги.

    3. Результаты и обсуждение

    3.1. Определение прочности на изгиб и сжатие цементно-песчаных призматических образцов

    Составы растворных смесей делятся на две серии А и Б (см. ). Все составы характеризуются соотношением цемент/песок 1:3. Добавка Pro-Flowstab использовалась в виде готовой к употреблению суспензии, поставляемой производителем. Подвижность растворной смеси контролировали добавлением суперпластификатора. Отличие серий заключается в различном подходе к назначению водоцементного отношения. В серии А потребление воды затворения принималось без учета содержания воды в суспензии МФЦ, так что фактическое В/Ц увеличивалось с увеличением содержания добавки. В серии Б расход воды затворения принимался с учетом содержания воды в суспензии МФЦ, так что фактическое В/Ц равнялось 0.40.

    Таблица 1

    Расход материалов для исследуемых составов.

    мм
    Обозначение Содержание MFC Потребление материалов, кг / м 3 Спадный поток,
    мм
    в% от подвески от потребления цемента в% сухого вещества по объему C W S S SP SPCC MFC
    A-0 0 0 543 217 217 1629 5. 4 0.0 0.0 129 129 9
    0,4 0,4 0,005 1624 5.4 2 137
    A-0,9 0. 9 0.011 541 541 1619 1619 5.4 4,8 125
    A-1.5 1.5 0.018 540 216 1612 5. 4 8.1 8.1 133 133
    A-2.1 0,025 0,025 539 216 1606 4,8 11.4 126
    A-3. 0 3.0 0.035 537 537 1596 1596 5 16.1 126
    A-4.5 4,5 0.053 537 215 1576 4. 5 24.2 24.2 134 134
    0 0 542 214 1627 6.3 0 120
    B-0,9 0. 9 0.011 544 544 1627 50 5.0 4,8 120
    1,5 0,018 545 210 1625 5. 2 8.2 8.2 118 118
    B-3.0 3.0 0.036 546 202 1621 5.5 16.4 122

    . Результаты тестирования цементных образцов размеры 40 × 40 × 160 мм приведены в и .

    Результаты определения прочности образцов серии А при изгибе и сжатии.

    Таблица 2

    Результаты испытаний на изгиб и сжатие призменных образцов серии Б размером 40 × 40 × 160 мм.

    7 28
    Обозначение Спадный поток, мм Прочность изгиба, МПа, Возраст, День Стандартное отклонение Стандартное отклонение Прочность на компрессию, МПа, Возраст, День Стандартное отклонение 7 28 7 7 7 28 7 7 28 28
    B-0 120 5. 89 6.76 0,292 0.115 46,4 52,5 0,99 1,14
    В-0,9 120 5,79 7,05 0,232 0,177 46,5 51,4 1,72 1,87
    B-1. 5 118 118 6.42 5.96 0.96 0.072 0.072 43.8 43.9 45.3 1.56 0.65
    B-3.0 122 5. 54 6.16 6.16 0.176 0.29 0.29 36.8 44.2 44.2 0,95 2.24

    и показывают, что добавление Pro-FlowStab требует уменьшения количества суперпластификатора для получения равной подвижности микстура. Отсюда следует, что данная добавка повышает удобоукладываемость смеси за счет дополнительного количества воды, содержащейся в суспензии. При дозировках 0 %, 0,9 % и 1,5 % прочность увеличивалась за счет включения воды в суспензию добавки.При добавлении 3% произошло снижение прочности. Однако следует отметить, что подвижность смеси регулировалась поликарбоксилатом.

    Из видно, что в целом эталонный состав, не содержащий добавки Pro-Flowstab, сохраняет наивысшую прочность, как на изгиб, так и на сжатие, если не брать прочность на изгиб некоторых составов в возрасте 28 сут. в учетную запись.

    Испытания показывают, что прочность изменяется неравномерно при увеличении содержания добавки Pro-Flowstab.Однако в серии А наблюдается определенная тенденция изменения силы, приближающаяся к полиному третьей степени (). Эта тенденция наблюдается как в раннем, так и в позднем возрасте, как при сгибании, так и при сжатии. При этом виден волнообразный характер зависимости прочности от содержания добавки. С увеличением количества добавки прочность сначала снижается, достигая минимального значения при содержании добавки 2 %, после чего начинает возрастать, практически достигая контрольной прочности, и снова начинает снижаться.В возрасте 28 сут при предельных значениях содержания добавки (0,4 и 4,5 % от массы цемента) прочность образцов на изгиб превышала предел прочности эталонного состава. Снижение значения прочности на левом участке кривых можно объяснить увеличением водоцементного отношения из-за дополнительной воды в суспензии. Однако это явление не характерно для правого участка кривых, так как прочность увеличивается с увеличением фактического значения В/Ц.

    Наличие экстремумов у функции обычно свидетельствует об изменении механизма воздействия, обусловленном противоположно действующим конкурирующим фактором, которым в данном случае может быть усиливающее действие добавки. Однако проверка гипотезы по критерию Фишера не подтвердила адекватность модели. Кроме того, была проведена экспериментальная проверка путем испытания образцов с одним и тем же фактическим В/Ц, включая количество воды в дисперсии МФЦ (серия Б). В то же время наблюдается снижение предела прочности образцов при сжатии с увеличением количества добавки.Тем не менее, в случае изгиба также наблюдалась U-образная кривая, как и в серии А. Ниже в опытах с бетоном (серия С) показано, что прочность на сжатие отчетливо снижается с увеличением содержания добавки, но прочность на изгиб и здесь имеет характерный минимум при промежуточной дозировке МФЦ. Также можно предположить, что при малых дозировках добавки снижение прочности обусловлено негативным действием жирных кислот, содержащихся в мембранах паренхиматозных клеток микроцеллюлозы, и недостаточным армирующим действием волокон добавки.С увеличением дозировки укрепляющий эффект усиливается и превосходит действие органических соединений.

    3.2. Определение прогиба при изгибе призм из цементно-песчаных образцов

    Для предварительной оценки влияния добавки МФЦ на деформационные свойства материала определяли прогиб изгибаемых образцов размерами 40×40×160 мм, согласно схема показана на . При построении зависимости изгибающего напряжения σ от условного прогиба f на графиках выбиралось среднее значение, близкое к линейному участку кривой.Крайние точки были отброшены.

    Результаты испытаний образцов серии А показаны на а, б и .

    Результаты измерения прогиба образцов серии А в зависимости от приложенного напряжения: ( а ) 7 сут; ( б ) 28 дней.

    Значение отношения ∆σ/∆f при испытании на изгиб образцов серии А в зависимости от возраста образцов и содержания добавки Pro-Flowstab.

    показывает отличную линейную зависимость между напряжением σ и условным прогибом f с коэффициентом детерминации в диапазоне R 2 = 0.9905–0,9992. Все кривые лежат в непосредственной близости друг от друга и имеют близкие значения наклона, что свидетельствует о незначительном несоответствии деформационных свойств композиций, содержащих добавку Pro-Flowstab.

    Значения углового коэффициента ∆σ/∆f в зависимости от содержания добавки Pro-Flowstab и возраста образцов серии А приведены на рис.

    Значения ∆σ/∆f образцов для 28 сут твердения ниже, чем для 7 сут при содержании добавки Pro-Flowstab 0 и 0.4% (см. ), что не соответствует другим случаям содержания добавки. Мы предполагаем, что это связано с экспериментальной ошибкой, вызванной измерением прогиба между захватами испытательной машины, а не между точками оси образца. Данный эксперимент является предварительной сравнительной оценкой влияния добавки на деформационные свойства материала. Тем не менее, независимо от срока твердения, результаты показывают тенденцию к волнообразному изменению свойств, аналогичную той, которая наблюдается в отношении прочности.Это подтверждает сделанный выше вывод о конкурирующем действии В/Ц и армирующем действии целлюлозных волокон.

    Ниже представлены результаты испытаний образцов серии B.

    Значения углового коэффициента ∆σ/∆f в зависимости от содержания добавки Pro-Flowstab и возраста образцов серии Б приведены на рис.

    Значение отношения ∆σ/∆ f при испытании на изгиб образцов серии В в зависимости от возраста образцов и содержания добавки Pro-Flowstab.

    В отличие от образцов серии А наблюдается синхронное снижение углового коэффициента, а, следовательно, и модуля деформации с увеличением содержания Pro-Flowstab. Для оценки влияния возраста и сравнения данных для серий А и Б приведены усредненные значения наклона ∆σ/∆ f по сериям и возрастам.

    Таблица 3

    Осредненные по сериям и возрастным значениям наклона ∆σ/∆ f .

    Возраст образец, дни значения углового коэффициента Δσ / δ F , MPA / мм
    Serie B
    7 14.3 14.1 14.1
    28 28 14.59 14.59 14.59 14.59

    В соответствии с которым можно сделать вывод, что:

    1. с учетом того, что вода, содержащаяся в добавке в цене W / C, имела практически не влияет на результаты испытаний;

    2. Деформационная способность незначительно снижается с возрастом образцов (при одной и той же нагрузке ∆σ = const с увеличением ∆σ/∆f деформация ∆f уменьшается).Это происходит в результате увеличения жесткости внутренних связей.

    3.3. Определение прочности и модуля упругости образцов бетона

    3.3.1. Прочность

    Результаты испытаний образцов на прочность при сжатии и растяжении приведены в .

    Таблица 4

    Результаты испытаний образцов на прочность при сжатии и растяжении.

    Образец Возраст, Дни Обозначение Содержание MFC,% по весу цемента Больная сила
    Растяжение Стандартное отклонение Сжатие Стандартное отклонение
    7 С-0 0 3.81 0,36 46,08 1,41
    С-1 1 3,94 0,42 44,61 0,78
    С-1,5 1,5 3,88 0,21 41.67 1.39 1.39
    2 3 2 3.67 0.38 39.44 3944
    28 C-0 0 4,87 0.37 57,80 1,69
    С-1 1 4,56 0,12 56,00 1,68
    С-1,5 1,5 4,51 0,49 51,05 1.47
    C-2 2 3.95 3.95 0,17 0,17 44.89 44.89 44.89 1.65

    Как показано в, MFC Adtititive снижает прочность бетона во всех типах испытаний (сжатие, натяжение и изгиб).Чем выше дозировка добавки, тем сильнее снижается прочность. Снижение прочности и замедление твердения объясняют гидрофильной природой целлюлозы и наличием органических соединений [36]. Это обстоятельство, возможно, связано с отсутствием специальной обработки целлюлозных волокон, поскольку качество цементно-волокнистых композитов зависит от вида химической обработки и вида древесного волокна [35].

    3.3.2. Модуль упругости

    Результаты определения модуля упругости бетона показаны на а, б.

    Результаты измерения деформации растяжением образцов серии С в зависимости от приложенного напряжения ( a ) 7 дней; ( б ) 28 дней.

    Результаты измерения деформации растяжения образцов серии С в зависимости от приложенного напряжения аппроксимируются линейной зависимостью с коэффициентом детерминации R 2 = 0,937−0,994, что является вполне удовлетворительным. Графики в отражают результаты, полученные при увеличении растягивающей нагрузки. Подобные графики не показаны при уменьшении нагрузки.Однако окончательный результат в виде модуля упругости при разгрузке демонстрируется в сравнении с модулем упругости при нагрузке.

    Значения модуля упругости при растяжении в зависимости от содержания добавки МФЦ.

    Как показано на , модуль упругости, рассчитанный при падении нагрузки, во всех случаях превышает значение модуля, полученного при нагрузке. Это превышение объясняется тем, что при разгрузке образца происходит только обратимая упругая деформация.В возрасте бетона 7 суток наблюдается незначительное увеличение модуля упругости по сравнению с эталонным составом с содержанием Pro-Flowstab 1%. Однако при дальнейшем увеличении дозы этой добавки модуль упругости снижается и становится ниже эталонного. В течение 28 дней наблюдалась более выраженная тенденция к снижению модуля упругости при увеличении дозы Профлоустаба.

    3.4. Определение влияния добавки Pro-Flowstab на тепловыделение бетона

    Влияние добавки Pro-Flowstab на кумулятивное тепловыделение на 1 кг цемента q = Q/C показано на а.б приведены кривые теплового потока dq/dτ.

    Влияние добавки Pro-Flowstab: ( a ) на интегральное значение; ( b ) показатель удельного теплового потока цемента в бетоне.

    приведены кривые удельного тепловыделения и скорости экзотермы цемента в бетоне с содержанием добавки 1%, 1,5% и 2%. На кривых а есть участки, представляющие стандартное отклонение среднего тепловыделения, полученное в трех идентичных опытах. Так как экспериментальные точки брались каждые 0.Через 5 ч эти сегменты сливаются в сплошную темную область. Эти области пересекаются для кривых С-0 и С-1, из чего следует, что небольшое количество добавки до 1 % не влияет на тепловыделение бетона или влияет, но незначительно. Если не брать во внимание результаты для 1% содержания добавки и сравнивать три оставшиеся кривые, то можно сделать следующие выводы.

    Общее количество тепла (а), выделяемого цементом при гидратации, снижается при введении добавок Pro-Flowstab.Увеличение дозировки добавки приводит ко все более заметному снижению экзотермического эффекта, начиная со сроков более 2 суток. Добавка Pro-Flowstab оказала наиболее существенное влияние на тепловыделение бетона при содержании 2% (состав С-2,0). При содержании добавки 1 и 1,5 % (составы С-1,0 и С-1,5) тепловыделение бетона практически одинаково и мало отличается от экзотермы эталона. При сравнении кривых скорости тепловыделения dq/dτ (б) видно, что при содержании добавки до 1 % скорость тепловыделения бетоном практически такая же, как у эталонного состава.Величина dq/dτ для состава С-1,5 отличается от предыдущих только высотой пика. Для состава С-2.0 характерен сдвиг кривой dq/dτ в сторону более поздних дат. При этом имеет место более продолжительный индукционный период (замедление схватывания и более высокое значение пика скорости тепловыделения). Таким образом, увеличение дозы добавки вызывает снижение скорости экзотермы в раннем возрасте до 0,8-1,0 сут. Это согласуется с результатами определения прочности бетона (см. ), поскольку и прочность, и тепловыделение зависят от скорости гидратации цемента.

    3.5. Определение влияния добавки Pro-Flowstab на усадку бетона

    Результаты испытаний композиций на линейную усадку показаны на а, б и . Зависимость усадки бетона от времени твердения (а) аппроксимируется логарифмической функцией с хорошим приближением (R2 = 0,975–0,992). Как видно из а, введение добавки Pro-Flowstab в малых (0,5 %) и больших (1,5 %) количествах снижает усадку по сравнению с эталоном, а при промежуточном ее содержании (1 %) усадка выше, чем у эталона. в эталонных образцах.Аналогичное неравномерное действие добавки наблюдалось и при определении прочности и деформационной способности цементно-песчаных образцов серии А. Как показано на б, добавка Pro-Flowstab ускоряет испарение воды из раствора. При этом скорость испарения увеличивается с увеличением содержания добавок. В то же время есть данные [6], что включение целлюлозы в паренхиматозные клетки повышает контроль водоотдачи в циркулирующих буровых растворах.Насыщение 80% достигается всего за 2,5 мин [36]. показана зависимость усадочной деформации от количества испарившейся воды. Эта зависимость хорошо коррелирует с полиномом третьей степени (R2 = 0,975–0,992). При одинаковой водоотдаче образцами усадка уменьшается с увеличением содержания Pro-Flowstab. С другой стороны, образцы с добавкой должны терять больше воды, чтобы достичь той же величины усадки. Возможно, на это повлияло дополнительное количество воды, содержащейся в суспензии МФЦ.Если это так, то усадка, уменьшающая действие добавки, еще более значительна.

    Влияние добавки Pro-Flowstab: ( a ) усадочная деформация на воздухе; ( b ) потеря воды для образцов серии B.

    Зависимость усадочной деформации от количества испарившейся воды.

    4. Обсуждение

    Испытания цементно-песчаных образцов призм показали, что в большинстве случаев наибольшей прочностью, как на изгиб, так и на сжатие обладает контрольный состав, не содержащий добавки Pro-Flowstab.При увеличении количества добавки, начиная с 0,4 % от массы цемента до 0,9-1,5 %, наблюдается снижение прочности. При дальнейшем увеличении дозировки до 3-4,5% крепость увеличивалась, но оставалась ниже крепости эталона. В случае испытаний бетона прочность на сжатие снижается более значительно, чем на растяжение. Так, при дозировке Pro-Flowstab 1, 1,5 и 2 % и возрасте образцов 28 сут прочность на сжатие снизилась соответственно в 3 раза.1, 11,7 и 22,3 %, а предел прочности при растяжении на 6,4, 7,4 и 18,9 % по сравнению с прочностью эталона. Эти результаты согласуются с несколькими источниками, указывающими на замедление гидратации и снижение прочности смесей на цементной основе в присутствии МФЦ [10,11,12,13,14,15,16]. Ответственность за это лежит на химических компонентах и ​​растворимых сахарах, содержащихся в растительных волокнах. Также известно, что МФЦ позже улучшает прочность. Увеличение дозировки добавки Pro-Flowstab повышает удобоукладываемость бетонной смеси, что также согласуется с литературными данными.

    Установлена ​​хорошая линейная корреляция между напряжением σ и условным прогибом f с коэффициентом детерминации в диапазоне R 2 = 0,9905−0,9992. Все составы имеют близкие значения угловых коэффициентов σ/f, что свидетельствует о незначительном несоответствии деформационных свойств растворов, содержащих и не содержащих добавку Pro-Flowstab. В случае бетона добавка по-разному влияла на модуль упругости в возрасте образцов 7 и 28 сут.Бетон показал небольшое увеличение модуля упругости в 7-дневном возрасте и снижение в 28-дневном возрасте.

    Интегральное тепло, выделяемое цементом при гидратации в бетоне, уменьшается в присутствии Pro-Flowstab, начиная примерно с 2-х суточного периода. При низком содержании добавки 1 и 1,5 % тепловыделение бетона незначительно отличается от экзотермы эталона. Наиболее значительное снижение тепловыделения в бетон со сроком выдержки 11 суток наблюдалось при добавлении Pro-Flowstab в количестве 2%.Для состава с содержанием добавки 2 % кривая скорости тепловыделения dq/dτ сместилась в сторону более поздних периодов, т. е. увеличения продолжительности индукционного периода. Увеличение подтверждает данные других авторов о замедлении гидратации цемента на ранних стадиях твердения. В то же время более высокое значение пика гидратации может означать, что добавка Pro-Flowstab усиливает гидратацию.

    При содержании добавки 0,5 % усадка образцов к 100-суточному возрасту уменьшилась по сравнению с эталоном примерно на 20 %.В то же время интересно, что при меньшей усадке этот бетон к этому времени потерял на испарение воды примерно на 30 % больше количества, чем эталонный состав. С увеличением дозировки добавки увеличивается количество испаряемой влаги. Так, при содержании добавки 1,5 % разница в водоотдаче составила около 67 %. Это обстоятельство, вероятно, объясняется тем, что волокна целлюлозы сдерживают процессы сближения частиц геля тоберморита и их уплотнения.С другой стороны, промежутки между частицами геля, оставаясь увеличенными, с меньшими затратами энергии удерживают влагу и увеличивают скорость ее испарения.

    Особенностью тестируемой добавки является ее немонотонное волнообразное влияние на свойства бетона в зависимости от дозировки. Возможно, это следствие повышенной кислотности (pH=4), обусловленной наличием жирных кислот. Эти жирные кислоты находятся в основном в паренхиматозных клетках растений, из первичной мембраны которых получают этот тип микроцеллюлозы.В любом случае это вопрос дальнейших исследований и совершенствования технологии производства.

    5. Выводы

    Добавка Pro-Flowstab появилась на строительном рынке относительно недавно и мало изучена. В данной работе проведены экспериментальные исследования влияния добавки Pro-Flowstab на прочность, деформируемость, тепловыделение и воздушную усадку цементных композитов, так как именно эти свойства определяют трещиностойкость бетона.

    1. Для раствора с увеличением содержания добавки Pro-Flowstab наблюдалось снижение прочности, как на изгиб, так и на сжатие.Аналогичные результаты были получены и в случае испытаний бетона. Испытания бетона на сжатие, растяжение и изгиб показали снижение прочности в присутствии добавки Pro-Flowstab. Прочность на сжатие снижается сильнее, чем на растяжение.

    2. Добавление Pro-Flowstab к цементным композитам требует уменьшения либо количества суперпластификатора, либо соотношения вода/цемент для получения одинаковой текучести. Регулировка удобоукладываемости смеси тем и другим способом не показала существенных различий в прочностных и деформационных свойствах.

    3. Добавление добавки Pro-Flowstab не оказывает существенного влияния на деформационные свойства раствора. Для бетона наличие добавки Pro-Flowstab существенно влияет на модуль упругости. Увеличение дозировки добавки Pro-Flowstab на 0,5 % от массы цемента снижает модуль упругости бетона на 1,75 ГПа. С точки зрения трещиностойкости бетона это обстоятельство является положительным при условии, что прочность остается неизменной.

    4. Добавка Pro-Flowstab уменьшает интегральную теплоту, выделяемую цементом при гидратации, и, в то же время, замедляет этот процесс.Однако более высокое пиковое значение гидратации может означать, что в целом Pro-Flowstab усиливает гидратацию.

    5. Добавка Pro-Flowstab положительно влияет на воздушную усадку бетона. Чем выше содержание Pro-Flowstab, тем выше усадка бетона при том же количестве потерянной воды. С другой стороны, образцы с добавкой должны терять больше воды, чтобы достичь той же величины усадки.

    6. Таким образом, добавка Pro-Flowstab, обеспечивающая бетонам более низкие значения модуля упругости, тепловыделения и усадки, может быть рекомендована для использования в бетонах с повышенной трещиностойкостью в период твердения.Рекомендуемое содержание добавки 0,5% от массы цемента. При таком содержании наблюдается незначительная потеря прочности, но значительное уменьшение усадки бетона при умеренном тепловыделении. При указанной дозировке можно обеспечить класс бетона по прочности на сжатие С35/45 по ГОСТ 57345-2016/ЕН 206-1:2013 «Бетоны. Основные Характеристики».

    Вклад авторов

    Концептуализация и методология, Ю.Б.; ПО, К.У. и Х.П.; экспериментальная работа, л.с.; валидация, Ю.Б.; формальный анализ, К.У.; курирование данных, Ю.Б.; написание – черновая подготовка, Ю.Б.; написание — обзор и редактирование, HP; надзор, К.У.; администрирование проекта, Ю.Б. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

    Финансирование

    Исследование частично финансируется Министерством науки и высшего образования Российской Федерации в рамках программы НИЦ мирового уровня: «Передовые цифровые технологии» (договор № 101).075-15-2020-934 от 17.11.2020).

    Заявление Институционального контрольного совета

    Неприменимо.

    Заявление об информированном согласии

    Неприменимо.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Сноски

    Примечание издателя: MDPI остается нейтральным в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

    Ссылки

    1. Батистон Э., Де Матос П.Р., Жан П., Глейз П., Федюк Р., Клюев С., Ватин Н., Карелина М. Комбинированная функционализация волокон углеродных нанотрубок (УНТ) с помощью h3SO4/HNO3 и Ca(OH)2 для добавления в цементирующую матрицу . Волокно. 2021;9:14. doi: 10.3390/fib14. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]2. Пухаренко Ю., Староверов В., Рыжов Д. Наномодифицированные бетонные смеси для бесформенного формования. Матер. Сегодня проц. 2019;19:2189–2192. doi: 10.1016/j.matpr.2019.07.372. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]3. Потапов В.В., Туманов А.В., Закуражнов М.С., Сердан А.А., Кашутин А.Н., Шалаев К.С. Повышение прочности бетона за счет введения наночастиц SiO2. глас. физ. хим. 2013; 39: 425–430. doi: 10.1134/S1087659613040160. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]4. Потапов В., Ефименко Ю., Федюк Р., Горев Д. Влияние гидротермального нанокремнезема на характеристики цементного бетона. Констр. Строить. Матер. 2021;269:121307. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121307. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]5. Барабанщиков Ю., Усанова К., Акимов С., Уханов А., Калачев А.Влияние золы электрофильтра «Золест-Бет» и микрокремнезема на сульфатостойкость портландцемента. Материалы. 2020;13:4917. doi: 10.3390/ma13214917. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]6. Вайльбель М.К. Растворы для бурения скважин и добычи, использующие целлюлозу паренхиматозных клеток. Сист. Методы Робот. Желоб чистый. Вращение оси. 2002; 1:14. [Google Академия]7. Динанд Э., Чанзи Х., Виньон М.Р. Паренхиматозно-клеточная целлюлоза из жома сахарной свеклы: получение и свойства. Целлюлоза.1996; 3: 183–188. doi: 10.1007/BF02228800. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]8. Тан Т., Сантос С.Ф., Савастано Х., Собойджо В.О. Разрушение и поведение кривой сопротивления в гибридных композитах, армированных натуральным волокном и полипропиленовым волокном. Дж. Матер. науч. 2012;47:2864–2874. doi: 10.1007/s10853-011-6116-1. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]9. Накагайто А.Н., Яно Х. Влияние морфологических изменений от целлюлозного волокна к наноразмерной фибриллированной целлюлозе на механические свойства высокопрочных композитов на основе растительных волокон.заявл. физ. Матер. науч. Обработать. 2004; 78: 547–552. doi: 10.1007/s00339-003-2453-5. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 10. Шепеленко Т.С., Саркисов Ю.С., Горленко Н.П., Цветков Н.А., Зубкова О.А. Процессы структурообразования цементных композитов, модифицированных добавками сахарозы. Маг. Гражданский англ. 2016;66:3–11. doi: 10.5862/MCE.66.1. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 11. Зибарев П.В., Зубкова О.А., Шепеленко Т.С., Недавний О.И. Газохроматографический контроль токсичных органических микропримесей в воде методом концентрирования на модифицированных пористых полимерных сорбентах.Русь. Дж. Неразрушимый. Тестовое задание. 2006; 42: 418–423. doi: 10.1134/S1061830009X. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 12. Бильба К., Арсен М.А., Оуэнсанга А. Цементные композиты, армированные волокнами жмыха сахарного тростника. Часть I. Влияние ботанических компонентов багассы на схватывание композита багассы/цемента. Цем. Конкр. Композиции 2003; 25:91–96. doi: 10.1016/S0958-9465(02)00003-3. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 13. Судин Р., Свами Н. Бамбуковые и древесноволокнистые цементные композиты для устойчивого восстановления инфраструктуры.Дж. Матер. науч. 2006;41:6917–6924. doi: 10.1007/s10853-006-0224-3. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 14. Седан Д., Панью С., Смит А., Чотар Т. Механические свойства цемента, армированного конопляным волокном: влияние взаимодействия волокна/матрицы. Дж. Евр. Керам. соц. 2008; 28: 183–192. doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2007.05.019. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 15. Фан М., Ндиконтар М.К., Чжоу С., Нгамвенг Дж.Н. Цементные композиты из тропической древесины: совместимость дерева и цемента. Констр. Строить. Матер.2012; 36: 135–140. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2012.04.089. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 16. Filho J.D.A.M., Silva FDA, Toledo Filho R.D. Кинетика деградации и механизмы старения композитных систем из сизалевого фиброцемента. Цем. Конкр. Композиции 2013;40:30–39. doi: 10.1016/j.cemconcomp.2013.04.003. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 17. da Costa Correia V., Santos S.F., Soares Teixeira R., Savastano Junior H. Нанофибриллированная целлюлоза и целлюлозная масса для армирования экструдированных материалов на основе цемента.Констр. Строить. Матер. 2018;160:376–384. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.11.066. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 18. Пухаренко Ю.В., Аубакирова И.Ю., Хирхасова В.И. Целлюлоза в бетоне: новое направление развития строительных нанотехнологий. Констр. Матер. 2020; 782: 39–44. doi: 10.31659/0585-430X-2020-782-7-39-44. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 19. Chinga-Carrasco G. Целлюлозные волокна, нанофибриллы и микрофибриллы: морфологическая последовательность компонентов MFC с точки зрения физиологии растений и технологии производства волокон.Наномасштаб Res. лат. 2011;6:1–7. doi: 10.1186/1556-276X-6-417. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]20. Ноллес Р., Стапс Ф. Непревзойденная свекла: раскрывается сила микроцеллюлозных волокон. Доп. Mater.— TechConnect Briefs 2016. 2016; 1:188–191. [Google Академия] 21. Сваган А.Дж., Азизи Самир М.А.С., Берглунд Л.А. Биомиметические полисахаридные нанокомпозиты с высоким содержанием целлюлозы и высокой прочностью. Биомакромолекулы. 2007; 8: 2556–2563. doi: 10.1021/bm0703160. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 22.Цзяо Л., Су М., Чен Л., Ван Ю., Чжу Х., Дай Х. Нановолокна из натуральной целлюлозы как устойчивые усилители в строительном цементе. ПЛОС ОДИН. 2016; 11 doi: 10.1371/journal.pone.0168422. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]23. Нечипорчук О., Белгасем М. Н., Брас Дж. Производство нанофибрилл целлюлозы: обзор последних достижений. Инд. Культуры Прод. 2016;93:2–25. doi: 10.1016/j.indcrop.2016.02.016. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 24. Абитболь Т., Ривкин А., Цао Ю., Нево Ю., Абрахам Э., Бен-Шалом Т., Лапидот С., Шосейов О. Наноцеллюлоза, крошечное волокно с огромным применением. Курс. мнение Биотехнолог. 2016; 39:76–88. doi: 10.1016/j.copbio.2016.01.002. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 25. Питерс С.Дж., Рашинг Т.С., Лэндис Э.Н., Камминс Т.К. Наноцеллюлозные и микроцеллюлозные волокна для бетона. трансп. Рез. Рек. 2010: 25–28. дои: 10.3141/2142-04. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 26. Онуагулучи О., Панесар Д.К., Саин М. Свойства цементных композитов, армированных нановолокнами. Констр. Строить. Матер. 2014;63:119–124.doi: 10.1016/j.conbuildmat.2014.04.072. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 27. Сиро И., Плакетт Д. Микрофибриллированная целлюлоза и новые нанокомпозитные материалы: обзор. Целлюлоза. 2010; 17: 459–494. doi: 10.1007/s10570-010-9405-y. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 30. ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из твердых горных пород для строительных работ. Технические условия. [(по состоянию на 12 октября 2021 г.)]. Доступно в Интернете: https://docs.cntd.ru/document/1200000314.31. ГОСТ 24452-80 Бетоны. Методы определения призматической прочности, прочности на сжатие, модуля упругости и коэффициента Пуассона.[(по состоянию на 12 октября 2021 г.)]. Доступно в Интернете: https://docs.cntd.ru/document/98.32. ГОСТ 10180-2012 «Методика определения прочности бетонов на стандартных образцах». 2012. [(по состоянию на 12 октября 2021 г.)]. Доступно на сайте: https://docs.cntd.ru/document/1200100908.33. ГОСТ 30744-2001 «Методы испытаний цементов с использованием полифракционного эталонного песка». 2001. [(по состоянию на 12 октября 2021 г.)]. Доступно на сайте: https://docs.cntd.ru/document/1200011363.34. Monreal P., Mboumba-Mamboundou L.B., Dheilly R.M., Quéneudec M. Влияние заполнителя на гиграрные свойства лигноцеллюлозных композитов. Цем. Конкр. Композиции 2011; 33:301–308. doi: 10.1016/j.cemconcomp.2010.10.017. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 35. Пеханич Дж.Л., Бланкенхорн П.Р., Силсби М.Р. Влияние уровня обработки поверхности древесного волокна на отдельные механические свойства древесноволокнистых цементных композитов. Цем. Конкр. Рез. 2004; 34: 59–65. doi: 10.1016/S0008-8846(03)00193-5. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 36.CEN . BS EN 196-9:2010 Методы испытаний цемента, Часть 9: Теплота гидратации — полуадиабатический метод ICS 91.100.10. ЕКС; Брюссель, Бельгия: 2010 г. [Google Scholar]

    IS Bulletin

    .


    Механизмы обрушения горных пород в окружающих горных массивах с тоннелями глубокого залегания и в очагах катастроф

    Назарова Л.А., Усольцева О.М., Семенов В.Н., Цой П.А., Назаров Л.А.

    НАЗАРОВА ЛАРИСА Александровна, доктор физико-математических наук, заведующая отделом (Институт горного дела СО РАН, Новосибирск), е-mail: [email protected];
    УСОЛЬЦЕВА О.М., кандидат физико-математических наук, заведующая лабораторией (Институт горного дела СО РАН, Новосибирск), e-mail: [email protected];
    СЕМЕНОВ ВЛАДИМИР Николаевич, главный специалист (Институт горного дела СО РАН, Новосибирск), е-mail: [email protected];
    ЦОЙ ПАВЕЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник (Институт горного дела СО РАН, Новосибирск), e-mail: [email protected]
    НАЗАРОВ ЛЕОНИД АЛЕКСАНДРОВИЧ, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией (Институт горного дела СО РАН, Новосибирск), e-mail: [email protected]

    Оценка деформационно-прочностных параметров геоматериалов по свойствам их композиционных элементов

    В работе представлены результаты экспериментальных исследований деформационно-прочностных свойств образцов, изготовленных из искусственных геоматериалов с заданными структурными параметрами. Целью исследования было найти механизмы изменения параметров деформации и прочности в зависимости от вида нагружения и структуры материала.

    Ключевые слова : лабораторные испытания, образец, искусственные геоматериалы, двухосное нагружение, деформация, трещинообразование, прочностной дескриптор.

    ССЫЛКИ

    1.      ГОСТ 21153.2-84. Горные породы. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии, 8 с. [ГОСТ 21153.2-84 Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии. 8 с.].

    2.      ГОСТ 21153.3-85. Горные породы. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении, 18 с.[ГОСТ 21153.3-85 Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении. 18 с.].

    3.      ГОСТ 21153.8-88. Горные породы. Методы определения предела прочности при трехосном сжатии. [ГОСТ 21153.8-88 Породы горные. Методы определения предела прочности при обьемном сжатии. 17 с.].

    4.      ГОСТ 28985-91. Горные породы. Методы определения деформационных характеристик при одноосном сжатии, 11 с. [ГОСТ 28985-91 Породы горные.Методы определения деформационных характеристик при одноосном сжатии. 11 с.].

    5.      Назаров Л.А., Назарова Л.А., Артемова А.И. Статистический подход к эквивалентному моделированию горных массивов. Журнал горных наук. 2009;6:525-532. (на рус.). [Назаров Л.А., Назарова Л.А., Артемова А.И. Построение эквивалентных моделей породных массивов на основе статистического подхода // ФЦППИ. 2009. № 6. С. 11–19].


    Характеристики отжига и сопротивление деформации 99.93 мас.% Платина

    В последнее время в технической литературе наблюдается большой интерес к реологическим характеристикам платиновых сплавов для ювелирных изделий (1, 2). Напротив, в промышленности платина часто используется в виде номинально чистого металла, так как примеси и легирующие элементы могут отрицательно сказаться на ее рабочих характеристиках (3, 4). В России платина чистотой 99,93 мас. % используется, например, для изготовления жаростойких и химостойких тиглей.

    Для соответствия ГОСТ 13498-79 (5) платина должна быть не ниже 99.чистота 93 мас.% (т.е. общее содержание примесей не более 0,07 мас.%). Примеси палладия, родия, иридия и рутения в сумме не должны превышать 0,04 мас. %, а верхние пределы (в мас. %) для остальных примесей следующие: кремний 0,005, железо 0,01, золото 0,008 и свинец 0,006. Следует отметить, что в отличие от сплавов механические характеристики чистых металлов сильно зависят от содержания в них примесей, которое необходимо определять экспериментально.

    Для настоящей работы были приготовлены образцы платины чистотой 99,917 мас.%.Уровни примесей (в мас.%) анализировали следующим образом: Pd 0,06, Rh 0,01, Ir 0,007, Si 0,001, Fe 0,003, Au 0,001 и Pb 0,001. Таким образом, химический состав исследуемых образцов платины был близок к требуемому ГОСТ 13498-79.

    Заготовки для настоящей работы были получены методом литья под давлением из платинового бруска толщиной 50 мм и горячей штамповки при температуре от 900 до 1530°С с последующей холодной прокаткой листового материала. Толщина листов, полученных прокаткой кованых заготовок диаметром 25 мм, равнялась 1.25, 0,83, 0,71, 0,63 и 0,56 мм. Поковки подвергались отжигу в печи периодического действия при температуре 1000°С в течение 40 минут до рекристаллизации. Первоначально предполагалось, что эта температура достаточно высока для обеспечения полной рекристаллизации (2). Использование такой высокой температуры отжига в промышленных масштабах является спорным, поскольку может отрицательно сказаться на структуре металла и некоторых его рабочих характеристиках.

    При определении силовых/энергетических параметров для процессов, связанных с работами под давлением, сопротивление деформации, σ s , понимается как функция деформированного состояния образца с точки зрения сжатия и степени деформации (6 ).Сопротивление деформации рассматривается в условиях одноосного сжатия или растяжения образца в условиях пластической деформации. Предполагалось, что при холодной деформации сопротивление деформации зависит только от геометрических параметров изменения формы.

    Для построения кривых упрочнения в зависимости от деформации, начиная с нуля, исходный материал должен быть полностью рекристаллизован. Для установления температуры перехода к рекристаллизации были поставлены эксперименты по определению предела текучести в зависимости от температуры отжига.Начальную сдвиговую деформацию Λ определяли, варьируя сжатие ɛ % заготовок при холодной листовой прокатке (т.е. в плоскодеформированном состоянии), и рассчитывали по уравнению (i): 0 / H / H / H 1 ) (i)

    , где H 0 и H 1 — это толщины образца до и после прокатки соответственно. Мы также определены:


    ɛ ɛ %
    %

    = 100δ H / H 0 (II)

    , где δ h = h 0 H 1 .

    Использование обобщенной характеристики деформации Λ позволяет проводить суммирование по мере накопления деформации. Этот подход также совместим с большинством компьютерных программ для расчета напряженно-деформированных характеристик.

    Подготовленные платиновые полосы прокатывали до конечной толщины 0,5 мм на стане с валками диаметром 300 мм, придавая им различную степень нагартовки. Затем из листов вырезали плоские десятикратные образцы, длинные оси которых были ориентированы вдоль оси прокатки.Затем образцы подвергались отжигу при температурах от 200 до 1100°С. Испытания на растяжение проводили на машине «Instron 1195» при скорости перемещения 1 мм мин -1 и измеряли твердость по Виккерсу HV5. График зависимости твердости от температуры отжига представлен на рис. 1, условные обозначения приведены в таблице I. температура t 0 , начальная степень деформации сдвига Λ (усредненные данные).Смотреть таблицу i для легенда

    8




    +




    2


    символ λ (усредненные данные) H 0 , мм H 1 , мм




    9
    0,15 0.560 0.520 0.520
    0.40 0,630 0,515
    Δ 0,68 0,710 0,505
    × 0,97 0,830 0,510
    * 1,91 1,250 0,480
    7,78 25,000 0,505


    результаты Измерение твердости

    экспериментальные результаты показали, что твердость по Виккерсу платины может варьировать очень сильно в пределах широкого диапазона 500–1500 МПа в зависимости от степени деформации.Следует отметить, что стандартные ссылки (например, (7)) дают твердость по Виккерсу платины технической чистоты в отожженном состоянии в пределах 350–420 МПа; расчет по значению HV в ссылке (8) дает 392 МПа. Такой разброс значений объясняется различным химическим составом испытанных образцов платины; в настоящей работе платина содержала 0,01 мас.% родия в качестве основного упрочняющего элемента.

    На рис. 1 видно, что полный отжиг достигается при нагреве до 400°С, если металл нагартован до высокой степени деформации сдвига 7.78 (сжатие ɛ % = 97,96%). С уменьшением начальной деформации точка отжига смещается в сторону более высоких температур. Так, при степени начальной сдвиговой деформации более 0,4 (обжатие 18%) отожженное состояние достигается при температурах выше 700–800 °С. При меньших степенях сжатия металл можно размягчить только при нагреве выше 1000°С.

    На рис. 2 представлена ​​зависимость температуры отжига t 0 платины от начальной деформации сдвига.Регрессионный анализ дает уравнение (iii) для этой зависимости с коэффициентом корреляции 0,982:

       t 0 = 695 − 141 , Λ , от температуры отжига, t 0 , 99,93 мас.% платины

     

     

    при более высоких температурах отжига происходит коллективная рекристаллизация и увеличивается размер зерна, что отрицательно сказывается на пластических характеристиках.Снижение температуры рекристаллизации с увеличением деформации сдвига можно объяснить накоплением внутренней энергии в кристаллической решетке при наклепе. Эта накопленная энергия возникает в результате нагрева в процессе отжига. В результате температура отжига закаленного металла может быть ниже, чем незакаленного.

    Стойкость к деформации

    Листовой материал, использованный для настоящих экспериментов, был приготовлен повторной прокаткой плоских платиновых образцов.По результатам испытаний на растяжение получены значения предела текучести, соответствующие одноосному растяжению, а значит, и сопротивления деформации σ с .

    Существует два основных метода определения сопротивления деформации. На первом плоские образцы прокатывают на стане до различной толщины. Затем образцы подвергают испытаниям на одноосное растяжение, чтобы определить обычный предел текучести. Это эмпирический параметр, определяемый в терминах напряжения, которое вызывает заданную степень условной деформации. σ 0,2 определяется как напряжение, вызывающее 0,2% условной деформации. Обычно принимают, что σ с = σ 0,2 , так как оба параметра относятся к началу пластической деформации. Преимущество этого метода в том, что не образуется шейка, и поэтому достигаются высокие степени пластической деформации.

    Второй метод – испытание на одноосное растяжение, при котором измеряются истинные (не обычные) напряжения и деформации.Графики σ s против . либо ɛ % , либо Λ. Недостатком этого метода является то, что образуется шейка, и нельзя добиться больших деформаций. В данной работе σ 0,2 принято за меру напряжения, при котором начинается пластическая деформация при одноосном растяжении. σ s принимается для расчетов напряжения-деформации, в которых напряженное состояние не является условием одноосного растяжения. Экспериментальные измерения дали результаты для σ 0.2 в зависимости от степени предварительного твердения.

    Различные исследователи используют различные факторы для оценки упрочнения металла. Здесь мы рассмотрим деформацию с точки зрения: деформации сдвига, λ, данное уравнением (I):

    λ = 2Ln ( h 0 / h 1 ) (i)

    и Относительное сжатие ɛ % % , учитывая уравнением (II):

    ɛ % % = 100δ H / H 0 (II)

    Для участия кривых уплотнения для металлов в холодном состоянии важно, по возможности, точно измерить номинальный предел текучести металла в незакаленном состоянии.

    Опыты по переработке платиновых полуфабрикатов показали, что условный предел текучести материала весьма непостоянен в отличие от его предела прочности при растяжении. Графики зависимости σ 0,2 от начальной деформации сдвига и температуры отжига (рис. 3) показали, что платина марки ГОСТ 13498-79 может иметь предел текучести в пределах от 50 до 230 МПа в зависимости от ее термомеханических свойств. история обработки. Предел текучести снижается с повышением температуры отжига.

    Рис. 3

    Схема эксперимента и результаты измерения зависимости условного предела текучести, σ 0,2 , для 99,93 мас.% платины, от начальной степени деформации сдвига, Λ , и температуры отжига, t 0 : 600°С; 700°С; * 800°С; × 900°С; 1000°С; Δ 1100°С

     

    Установлено, что при более низких температурах отжига (от 600 до 700°С) зависимость σ 0.2 на Λ показывает максимум в диапазоне Λ = 0,8–1,5, что соответствует ε % = 30–50 %. При более высоких температурах σ 0,2 монотонно уменьшается с ростом Λ. При температурах отжига свыше 1000°С предварительная наклепка металла перестает действовать. В условиях разупрочнения σ 0,2 принимает характерное значение 60 МПа, и в уравнениях регрессии это принималось за константу.

    Экспериментальные результаты можно объяснить следующим образом.При низких температурах отжига σ 0,2 увеличивается с увеличением Λ, так как металл подвергался упрочнению холодной прокаткой. В этих условиях отжиг оказывает незначительное смягчающее влияние. Однако, если Λ возрастает до значений от 0,8 до 1,5, отжиг оказывает достаточное влияние на размягчение металла. σ 0,2 поэтому снова уменьшается, и на кривой появляется максимум. При температуре отжига более 800 °С на кривых отсутствуют максимумы, так как влияние отжига достаточно для полного разупрочнения без учета энергии пластической деформации.

    Практическая значимость этого наблюдения заключается в возможности выбора режимов отжига для получения требуемых характеристик металла. Например, в некоторых промышленных приложениях в качестве материала для изготовления используется чистая платина, несмотря на низкую прочность изделий из нее. Улучшенные изделия с большей прочностью, желательные для сосудов и тиглей, могут быть получены за счет пластической деформации и частичного отжига.

    Влияние температуры отжига на размер зерна

    Более высокие температуры отжига увеличивают размер зерна.Этот эффект особенно заметен при температурах выше 900°C, где он связан с коллективной рекристаллизацией (рис. 4). Мелкокристаллическая структура предпочтительна для глубокой формовки сосудов и тиглей.

    Рис. 4

    Структура 99.93 мас.% Platinum (× 100) после холодной прокатки на λ = 1,91 (H 0 = 1,250 мм, H 1 = 0,480 мм) и отжиг в течение 40 минут при: а – 800°С; б) 1000 °С

     

    Зависимость условного предела текучести от деформации сдвига для Pt 99.93 показан на рис. 5, что свидетельствует о том, что сопротивление металла деформации может варьироваться в пределах от 60 до 460 МПа. В зависимости от выбранного корпуса, линейный регрессионный анализ дал уравнение (IV), уравнение (V) и уравнение (VI) для кривой упрочнения:

    Σ S = 60175 S = 60 + 214λ 0.334 (IV)

    Σ с = 60 + 269 ε 0,334     (v)

     

      σ с = ,60 + 398 ɛ % % % 0.334 (VI)

    (VI)

    Рис. 5

    Зависимость устойчивости к деформации, σ S , на сдвиговом штамме, λ , для 99,93% Platinum

    Величина деформации ε определяется как ε = ln( ч 0 / ч 1 ). Коэффициент корреляции регрессии для уравнения (iv) и уравнения (v) равен 0.9873 и для уравнения (vi) 0,9726. Эти значения показывают, что аппроксимации являются удовлетворительными. Определение показателя степени в уравнении (iv) позволяет предсказать степень деформации платины при вытяжке. В соответствии с теорией пластичности лист сохраняет свою форму без образования шейки, если показатели степени в уравнении (iv) или уравнении (v) достаточно высоки.

    Анализ напряжения-деформации

    Условия напряжения-деформации при деформации платиновых тиглей были рассчитаны методом конечных элементов (9).На рис. 6 показаны результаты глубокой вытяжки изделия толщиной S с использованием матрицы радиусом r м . Деформация сдвига Λ имеет неравномерное распределение с максимумом на радиусе пуансона. По радиусу образца имеются два максимума сдвиговой деформации, соответствующие двум максимумам упрочнения.

    Рис. 6

    Детали расчета напряжения-деформации для глубокой вытяжки платины при r м /S = 8

     

    Эти исследования производство сосудов из платины на Екатеринбургском заводе по обработке цветных металлов, Россия.Завод производит химически стойкие платиновые тигли различных форм (см. Таблицу II). Выбор показан на рисунке 7.


    Таблица II

    Размеры некоторых форм платиновых тизмов, произведенные Екатеринбургским цветным металлы, перерабатывающие завод, Россия

    91 581



    Диаметр мм Высота, мм


    8 8.5
    28 22
    38 128
    42 30
    135 150

    Рис. 7

    Химически стойкие платиновые тигли. (Красная окраска является отражением фона.)

     

    Выводы

    Диапазон температур отжига для 99.93 мас.% платины составляет 400–1000°С и зависит от степени нагартовки. Отжиг возможен при 400°С, если сдвиговая деформация Λ не менее 7,78 или относительное сжатие ε % не менее 97,96 %.

    Отжиг при температуре выше 900°C увеличивает размер зерна; это связано с коллективной рекристаллизацией. Таким образом, в зависимости от условий деформации предпочтительный диапазон температур отжига составляет от 400 до 800°C.

    Условный предел текучести σ 0.2 нелинейно зависит от степени деформации сдвига. Это было проанализировано с точки зрения закалки с помощью регрессионного анализа.

    При низких температурах отжига σ 0,2 увеличивается с увеличением Λ, так как металл подвергался закалке в процессе холодной прокатки. Однако, если Λ возрастает до значений от 0,8 до 1,5, отжиг является достаточно сильным, чтобы размягчить металл. σ 0,2 поэтому уменьшается, и на кривой наблюдается максимум.

    Сопротивление деформации 99,93 мас.% платины изменяется от 60 до 460 МПа при увеличении Λ от 0 до 7,78.

    Данные, полученные в настоящей работе, позволяют рассчитать зависимости напряжения от деформации в зависимости от деформации платиновых полуфабрикатов.

    ГОСТы на древесину, люмер, деревянные детали

    Стандарты ГОСТ для дерева, люмера, деревянных компонентов

    ГОСТ 11368-89 Массы формовочные для древесины. Технические условия
    ГОСТ 11603-73 Древесина.Метод определения остаточных напряжений
    ГОСТ 12431-72 Древесное сырье для древесных прессовых масс. Технические условия
    ГОСТ 12457-77 Заготовки деревянные для весел. Технические условия
    ГОСТ 13338-86 Древесина модифицированная. Метод определения твердости, временной упругой деформации и остаточной деформации
    ГОСТ 13639-82 Детали и изделия из древесины и древесных материалов. Метод определения толщины прозрачных лаковых покрытий
    ГОСТ 14644-86 Детали и изделия из дерева и древесных материалов.Метод определения толщины светонепроницаемых покрытий
    ГОСТ 15612-85 Изделия из дерева и древесных материалов. Методы определения параметров шероховатости поверхности
    ГОСТ 15867-79 Детали и изделия из дерева и древесных материалов. Метод определения прочности клеевого соединения при неравномерном пиллинге облицовочных материалов
    ГОСТ 15876-90 Калибры для изделий из дерева и древесных материалов. Технические условия
    ГОСТ 16143-81 Детали и изделия из дерева и древесных материалов. Метод определения блеска прозрачного лакового покрытия

    ГОСТ 16361-87 Мука древесная.Технические условия
    ГОСТ 16362-86 Мука древесная. Методы испытаний
    ГОСТ 16483.0-89 Древесина. Общие требования к физико-механическим испытаниям
    ГОСТ 16483.10-73 Древесина. Методы определения предела прочности при сжатии параллельно волокнам
    ГОСТ 16483.11-72 Древесина. Метод определения условного предела прочности при сжатии перпендикулярно волокнам
    ГОСТ 16483.12-72 Древесина. Метод определения предела прочности при сдвиге перпендикулярно волокнам
    ГОСТ 16483.13-72 Вуд. Метод определения предела прочности при резании перпендикулярно волокнам
    ГОСТ 16483.14-72 Древесина. Методы испытаний на разбухание
    ГОСТ 16483.15-72 Древесина. Метод определения водонепроницаемости
    ГОСТ 16483.16-81 Древесина. Метод определения ударной вязкости
    ГОСТ 16483.17-81 Древесина. Метод определения статической твердости
    ГОСТ 16483.1-84 Древесина. Метод определения плотности
    ГОСТ 16483.18-72 Древесина. Метод определения числа годичных колец в 1 см и содержания поздней древесины в годовом кольце
    ГОСТ 16483.19-72 Вуд. Метод определения водопоглощения
    ГОСТ 16483.20-72 Метод определения водопоглощения древесины
    ГОСТ 16483.21-72 Древесина. Методы испытаний для определения физико-механических характеристик после технологической обработки
    ГОСТ 16483.22-81 Древесина. Метод определения прочности на отрыв
    ГОСТ 16483.23-73 Древесина. Метод определения предела прочности при растяжении вдоль волокон
    ГОСТ 16483.24-73 Древесина. Метод определения модуля упругости при сжатии вдоль волокон
    ГОСТ 16483.25-73 Вуд. Метод определения модуля упругости при поперечном сжатии волокон
    ГОСТ 16483.26-73 Древесина. Метод определения модуля упругости при растяжении вдоль волокон
    ГОСТ 16483.2-70 Древесина. Метод определения условного предела прочности при местном сжатии перпендикулярно волокнам
    ГОСТ 16483.27-73 Древесина. Метод определения модуля упругости при растяжении вдоль волокон
    ГОСТ 16483.28-73 Древесина. Метод определения предела прочности при растяжении поперек волокон
    ГОСТ 16483.29-73 Вуд. Метод определения коэффициентов деформации поперечного сечения
    ГОСТ 16483.30-73 Древесина. Метод определения модуля сдвига
    ГОСТ 16483.31-74 Древесина. Резонансный метод определения модуля упругости и сдвиговых и декрементных колебаний
    ГОСТ 16483.32-77 Древесина. Метод определения предельной гигроскопичности
    ГОСТ 16483.33-77 Древесина. Метод определения сопротивления выдергиванию гвоздей и шурупов
    ГОСТ 16483.34-77 Древесина. Метод определения газопроницаемости
    ГОСТ 16483.35-88 Вуд. Метод определения набухания
    ГОСТ 16483.37-88 Древесина. Метод определения усушки
    ГОСТ 16483.3-84 Древесина. Метод определения прочности при статическом изгибе
    ГОСТ 16483.39-81 Древесина. Метод определения показателя износостойкости
    ГОСТ 16483.4-73 Древесина. Методы определения прочности на ударный изгиб
    ГОСТ 16483.5-73 Древесина. Методы определения предела прочности при сдвиге вдоль волокон
    ГОСТ 16483.6-80 Древесина. Метод отбора модельных деревьев и бревен для определения физико-механических свойств древесных насаждений
    ГОСТ 16483.7-71 Вуд. Методы определения влажности
    ГОСТ 16483.9-73 Древесина. Методы определения модуля упругости при статическом изгибе
    ГОСТ 16838-71 Детали и изделия из древесины и древесных материалов. Метод определения твердости лакокрасочных покрытий
    ГОСТ 17823.1-72 Продукция лесохимии. Метод определения кислотного числа
    ГОСТ 17823.2-72 Продукция лесохимии. Метод определения йодного числа
    ГОСТ 17823.3-80 Продукция лесохимии. Метод определения кислотного числа потенциометрическим титрованием
    ГОСТ 17823.4-80 Продукция лесохимии. Методы определения интенсивности окраски
    ГОСТ 18407-73 Древесина. Метод оценки электрической прочности при переменном токе напряжение
    ГОСТ 18408-73 Древесина. Методы оценки электрических сопротивлений при постоянном токе. напряжения
    ГОСТ 18610-82 Древесина. Метод полевых испытаний на стойкость к гниению
    ГОСТ 19720-74 Детали и заготовки из древесины и древесных материалов. Метод определения стойкости лакокрасочных покрытий к действию переменных температур
    ГОСТ 20022.0-93 Консервация древесины. Параметры защиты
    ГОСТ 20022.14-84 Защита древесины. Методы определения влажности перед пропиткой
    ГОСТ 20022.1-90 Защита древесины. Термины и определения
    ГОСТ 20022.2-80 Защита древесины. Классификация
    ГОСТ 20022.3-75 Защита древесины. Процесс надрезания
    ГОСТ 20022.4-75 Защита древесины. Способ пропитки панелей
    ГОСТ 20022.5-93 Защита древесины. Обработка давлением масляными защитными средствами
    ГОСТ 20022.6-93 Защита древесины.Способы пропитки
    ГОСТ 20349-74 Крепление и закрепление пластин для литья по дереву моделей. Конструкция и размеры
    ГОСТ 20571-75 Древесина модифицированная. Метод определения ударопрочности
    ГОСТ 21312-75 Древесина модифицированная. Метод определения давления при набухании
    ГОСТ 21313-75 Древесина модифицированная. Метод определения линейного разбухания
    ГОСТ 2140-81 Видимые дефекты древесины. Классификация, термины и определения, методы измерений
    ГОСТ 21523.10-88 Древесина модифицированная.Метод определения износостойкости
    ГОСТ 21523.11-79 Древесина модифицированная. Метод определения плотности
    ГОСТ 21523.1-93 Древесина модифицированная. Метод определения прочности кустов
    ГОСТ 21523.2-93 Древесина модифицированная. Метод определения жесткости втулок
    ГОСТ 21523.3.1-93 Древесина модифицированная. Метод определения теплоемкости
    ГОСТ 21523.3.2-93 Древесина модифицированная. Метод определения теплопроводности
    ГОСТ 21523.4-77 Древесина модифицированная. Метод определения влажности
    ГОСТ 21523.5-77 Модифицированная древесина. Метод определения водопоглощения
    ГОСТ 21523.6-77 Древесина модифицированная. Метод определения влагопоглощения
    ГОСТ 21523.7-87 Древесина модифицированная. Метод определения модуля упругости при статическом изгибе
    ГОСТ 21523.8-93 Древесина модифицированная. Метод определения модуля упругости при сжатии
    ГОСТ 21523.9-87 Древесина модифицированная. Метод определения модуля упругости при растяжении
    ГОСТ 21533-76 Продукция лесохимии. Метод испытания газовой хроматографией
    ГОСТ 21801-76 Древесная масса.Определение массы партии
    ГОСТ 23246-78 Щебень древесный. Термины и определения
    ГОСТ 23431-79 Древесина. Структура и физико-механические свойства. Термины и определения
    ГОСТ 23551-79 Сырье древесное для изготовления модифицированной древесины. Технические условия
    ГОСТ 2364-74 Уголки для деревянных ящиков. Технические условия
    ГОСТ 23827-79 Древесное сырье тонкое. Технические условия
    ГОСТ 23863-79 Продукция лесохимическая. Методы определения температуры размягчения
    ГОСТ 23944-80 Древесина модифицированная.Термины и определения
    ГОСТ 24008-80 Средства защитные для древесины. Метод испытания защитной способности к деревоокрашивающим и плесневым грибам
    ГОСТ 24053-80 Плиты древесно-стружечные. Детали для мебели. Метод определения коробления
    ГОСТ 24260-80 Древесное сырье для пиролиза и обжига. Технические условия
    ГОСТ 24329-80 Древесина модифицированная. Способы модификации
    ГОСТ 24588-81 Заготовки из модифицированной древесины. Марки и размеры
    ГОСТ 24729-81 Ящики многооборотные из древесно-клеевых составов для технических взрывчатых веществ.Технические условия
    ГОСТ 25579-83 Древесина модифицированная. Метод определения стабильности размеров
    ГОСТ 26214-84 Изделия из дерева и древесных материалов. Допускаемые погрешности измерения линейных размеров
    ГОСТ 27325-87 Изделия и элементы из дерева и древесных материалов. Метод определения адгезии лакокрасочных покрытий
    ГОСТ 27326-87 Изделия и элементы из дерева и древесных материалов. Метод определения стойкости к царапанию защитно-декоративных покрытий
    ГОСТ 27627-88 Изделия и элементы из дерева и древесных материалов.Определение стойкости защитно-декоративных покрытий к образованию пятен
    ГОСТ 27678-88 Плиты древесно-стружечные. Перфорационный метод определения содержания формальдегида
    ГОСТ 27736-88 Метод определения ударопрочности элементов защитно-декоративных покрытий и изделий из дерева и древесных материалов
    ГОСТ 27820-88 Элементы, изделия из дерева и древесных материалов. Метод определения износостойкости защитно-декоративных покрытий
    ГОСТ 28067-89 Элементы и изделия из древесины и древесных материалов.Метод определения контактной термической стойкости защитно-декоративных покрытий
    ГОСТ 28184-89 Вещества защитные для древесины. Метод определения максимального действия на грибы базидиомицетов класса
    ГОСТ 28670-90 Продукция лесохимической. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение
    ГОСТ 28815-96 Водные растворы средств защиты древесины. Технические условия
    ГОСТ 29289-92 Продукция лесохимическая. Правила приемки, отбор проб
    ГОСТ 30028.1-93 Препараты деревозащитные.Метод подобия способ определения токсичности к деревокрасящим и плесневым грибам
    ГОСТ 30028.2-93 Средства деревозащитные. Способ испытания защитной способности к деревоокрашивающим и плесневым грибам контейнерным методом
    ГОСТ 30028.3-93 Средства деревозащитные. Экспресс-метод испытания способа огнезащитной способности
    ГОСТ 30028.4-2006 Средства деревозащитные. Экспресс-метод определения защитной способности к деревоокрашивающим и плесневым грибам
    ГОСТ 30159-94 Продукция лесохимической.Обеспечение точности методов испытаний
    ГОСТ 30495-2006 Средства защиты древесины. Общие технические условия
    ГОСТ 30567-98 Древесина модифицированная. Метод определения токсичности пищевых продуктов
    ГОСТ 30704-2001 Вещества защитные для древесины. Методы контроля качества
    ГОСТ 3934-71 Древесина авиационная. Правила и методы контроля
    ГОСТ 4106-74 Древесина для производства дубильных экстрактов. Технические условия
    ГОСТ 5244-79 Стружка древесная. Технические условия
    ГОСТ 6217-74 Уголь активированный древесный дробленый. Технические условия
    ГОСТ 6449.1-82 Изделия из дерева и древесных материалов. Поля допусков линейных размеров и рекомендуемые посадки
    ГОСТ 6449.2-82 Изделия из дерева и древесных материалов. Допуски углов
    ГОСТ 6449.3-82 Изделия из дерева и древесных материалов. Допуски формы и расположения поверхностей
    ГОСТ 6449.4-82 Изделия из дерева и древесных материалов. Допуски расположения оси отверстий для крепежных деталей
    ГОСТ 6449.5-82 Изделия из дерева и древесных материалов. Ненормируемые предельные отклонения и допуски
    ГОСТ 7016-82 Изделия из дерева и древесных материалов.Параметры шероховатости поверхности
    ГОСТ 7307-75 Детали из дерева и древесных материалов. Припуски на механическую обработку
    ГОСТ 8242-88 Детали профилированные из древесины и древесных материалов для строительства. Технические условия
    ГОСТ 8440-74 Древесное сырье для производства угля специального назначения. Технические условия
    ГОСТ 9330-76 Принципиальные соединения деталей из дерева и деревянных материалов. Типы и размеры
    ГОСТ 9629-81 Заготовки из модифицированной древесины. Технические условия
    ГОСТ Р 50241-92 Вещества защитные для древесины.Экспресс-метод испытаний на вымывание
    ГОСТ Р 50801-95 Древесное сырье, лесоматериалы, полуфабрикаты и изделия из древесины. Правила отбора проб и методы измерения удельной активности радионуклидов

    ГОСТ-Расчет прочности – CERINS | Ведущая инспекционная, сертификационная и верификационная компания

    ГОСТ Расчет на прочность

    ГОСТ Расчет на прочность
    Расчет прочности по ГОСТ

    требуется в России и странах СНГ для сертификации EAC, как и расчет прочности ASME (Американское общество инженеров-механиков).Заявление о прочности для оборудования, работающего под давлением, включая теплообменники, колонны, сосуды под давлением и т. д., является одним из документов, необходимых для выдачи сертификата EAC/TRCU.

    ГОСТ «Акт расчета прочности»
    Расчет прочности по ГОСТ, предоставленный CERINS, соответствует стандарту ассоциации «Ростехэкспертиза» SA 03-004-07, рекомендованному Ростехнадзором (РТН), и рассчитывается и предоставляется в соответствии со следующими стандартами:
    • ГОСТ 14249-89
    • ГОСТ 25221-82
    • ГОСТ 26202-84
    • ГОСТ 24755-89
    • РД 26-15-88
    • РД РТМ 26-01-96-77
    • РД 10-249-98
    • ОСТ 26-01-64-83
    • РД 26-01-169-89
    • РД 24 200-21-91
    • ГОСТ Р 51273-99
    • ГОСТ Р 51274-99
    • ASME гл.VIII
    • ASME гл. II
    • ВКР-107
    • ВКР-297
    • и т. д.
    Сосуды и аппараты (ГОСТ Р 52857) – Нормы и методы расчета на прочность.
    ГОСТ Р 52857.1 Общие требования
    ГОСТ Р 52857.2 Расчет цилиндрических и конических оболочек, выпуклых и плоских днищ и крышек
    ГОСТ Р 52857.3 Усиление отверстий в обечайках и днищах под внутренним и внешним давлением. Прочностной расчет обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на патрубок
    ГОСТ Р 52857.4 Расчет на прочность и герметичность фланцевых соединений
    ГОСТ Р 52857.5 Расчет обечаек и днищ по влиянию опорных нагрузок
    ГОСТ Р 52857.6 Расчет прочности при малоциклических нагрузках
    ГОСТ Р 52857.7 Теплообменники
    ГОСТ Р 52857.8 Сосуды и аппараты с рубашкой
    ГОСТ Р 52857.9 Определение напряжений в местах соединения патрубка с кожухом и головкой под действием давления и внешних нагрузок на патрубок
    ГОСТ Р 52857.10 Сосуды и аппараты с сероводородной средой
    ГОСТ Р 52857.11 Метод расчета прочности обечаек и днищ по несоосности сварных швов, угловой несоосности и некруглости обечаек
    ГОСТ Р 52857.12 Требования к представлению прочностных расчетов, выполненных на компьютере

    Результаты расчета будут оформлены в виде полного отчета по компонентам модели, включая все промежуточные расчеты.

    Примечание
    Расчет по ГОСТ более строгий, чем по ASME, поэтому, даже если получен расчет по ASME, для полной сертификации EAC необходимо выполнить расчет по ГОСТ. Это требование закреплено в стандартах TRCU.

    About Author


    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.