ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Напряженно-деформированное состояние стеклопластика в условиях климатического старения

  • Мартынов Глеб Вадимович - Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)
  • Монастырева Дарья Евгеньевна - Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)
  • Морина Елена Андреевна - Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)
  • Макаров Алексей Игоревич - Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2018.12.1509-1523
Страницы: 1509-1523
Введение. Исследованы образцы стеклопластика с целью его эффективного применения в строительстве в долгосрочной перспективе. Стеклопластик считается одним из самых универсальных и прочных материалов среди полимерных композиционных материалов, но и он подвергается разрушению. Одной из основных причин снижения заданных характеристик и свойств материала является эксплуатационная. Еще на стадии проектирования следует определиться с наиболее надежными и экономичными материалами, иметь полную информацию об их прочности, долговечности. Чтобы избежать деструкции материала, а также продлить срок его эксплуатации, необходимо понимать, как именно изменяются свойства материала во времени. Стеклопластик применяется в строительстве недавно. Производители не решаются применять его в качестве материала для ответственных конструкций, поскольку изменения его характеристик в зависимости от эксплуатационных факторов не являются достаточно изученными для промежутков, превышающих 4-5 лет эксплуатации. Материалы и методы. Проведены испытания образцов из стеклопластика профильного пултрузионного строительного (СППС) с продольным и поперечным расположением стекловолокна на климатическое старение в климатической камере, в течение 5-ти циклов, имитирующих 5 лет эксплуатации материала. Все образцы подвергались испытаниям на растяжение на разрывной машине Р-5. Результаты. Определены разрушающие напряжения, выполнены расчеты и проанализированы упругие и прочностные характеристики образцов. На основе полученных результатов проведен анализ. Сформулированы выводы об эффективности применения в строительстве стеклопластика в долгосрочной перспективе. Определено влияние таких эксплуатационных факторов как влага, положительная и отрицательная температуры, ультрафиолет на свойства стеклопластика с различным расположением стекловолокна. Выводы. Выявлено, что разрушающие напряжения стеклопластика значительно снижаются в ходе первых двух лет эксплуатации, что необходимо учитывать при выборе стеклопластика с заявленными характеристиками. Ультрафиолет не оказывает значительного влияния на упруго-прочностные свойства материала, при этом в ходе эксплуатации упругие характеристики в поперечном направлении изменяются гораздо интенсивнее, чем в поперечном.
  • стеклопластик;
  • климатическое старение;
  • разрушающие напряжения;
  • растяжение;
  • климатическая камера;
  • ультрафиолет;
  • эксплуатация материала;
  • температура;
  • влажность;
Литература
  1. Зиновьев В.С., Овчинников И.Г. Возможность применения композитных материалов при изготовлении и монтаже пешеходных мостов // Новые идеи нового века : мат. Междунар. науч. конф. ФАД ТОГУ. Хабаровск : Изд-во ТОГУ, 2013. Т. 2. С. 278-284.
  2. Щепочкина Ю.А. Использование стекловолокна в композитах строительного назначения // Известия высших учебных заведения. Сер. : Технология текстильной промышленности. 2016. № 6 (366). С. 55-58.
  3. Старцев О.В., Каблов Е.Н., Махоньков А.Ю. Закономерности α-перехода эпоксидных связующих композиционных материалов по данным динамического механического анализа // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. : Машиностроение. 2011. № 2. С. 104-113.
  4. Панин С.В., Старцев О.В., Курс М.Г., Варченко Е.А. Развитие методов климатических испытаний материалов для машиностроения и строительства в ГЦКИ ВИАМ им. Г.В. Акимова // Все материалы. Энциклопедический справочник. Комментарии к стандартам, ТУ, сертификатам. 2016. № 10. С. 50-61.
  5. Постнов В.И., Постнова М.В., Вешкин Е.А. Методика и результаты моделирования влияния эксплуатационных факторов на свойства авиационных конструкций из полимерных композиционных материалов // Гидро-авиасалон - 2012 : сб. докл. IX Междунар. науч. конф. по гидроавиации. Ч. 2. М. : ВИАМ, 2012. С. 151-157.
  6. Startsev V.O., Molokov M.V., Blaznov A.N., Zhurkovskii M.E., Erofeev V.T., Smirnov I.V. Determination of the heat resistance of polymer construction materials by the dynamic mechanical method // Polymer Science, Ser. : D. 2017. Vol. 10. Issue 4. Pp. 313-317. DOI: 10.1134/S1995421217040141
  7. Belaid S., Chabira S.F., Balland P., Sebaa M., Belhouideg S. Thermal aging effect on the mechanical properties of polyester fiberglass composites // Journal of Materials and Environmental Science. 2015. No. 6 (9). Pp. 2795-2803.
  8. Каблов Е.Н., Старцев О.В. Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 4 (37). С. 38-52. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-4-25-28
  9. Korobkov V.A., Krylova Ya.E., Kasatkina T.B., Levashov A.S., Gorokhov R.V., Bukov N.N. et al. Diffusion of moisture in an epoxy coating with a disperse mineral filler // Polymer Science. Series D. 2016. No. 9 (3). Pp. 351-357. DOI: 10.1134/S1995421216030102
  10. Startsev V.O., Il’ichev A.V. Effect of mechanical impact energy on the sorption and diffusion of moisture in reinforced polymer composite samples on variation of their sizes // Mechanics of Composite Materials. 2018. Vol. 54. No. 2. Pp. 145-154. DOI:10.1007/s11029-018-9727-7
  11. Kablov E.N., Startsev O.V., Panin S.V. Moisture transfer in carbon-fiber-reinforced plastic with degraded surface // Doklady Physical Chemistry. 2015. Vol. 461. No. 2. Pp. 80-83. DOI: 10.1134/S001250161504003X
  12. Startsev V.O., Panin S.V., Startsev O.V. Sorption and diffusion of moisture in polymer composite materials with drop-weight impact damage // Mechanics of Composite Materials. 2016. Vol. 51. No. 6. Pp. 761-770. DOI: 10.1007/s11029-016-9547-6
  13. Startsev V.O., Makhonkov A.Yu., Kotova E.A. Mechanical property and moisture resistance of PCMs with damage // Aviation materials and technologies. 2015. No. S1. Pp. 49-55.
  14. Startsev V.O., Makhonkov A.Yu., Panin S.V., Startsev O.V. Compression failure and moisture transfer in polymeric composite materials with mechanical damage // All materials. Handbook. 2016. No. 7. Pp. 2-11.
  15. Аношкин А.Н., Зуйко В.Ю., Осокин В.М., Третьяков А.А., Писарев П.В. Моделирование технологических дефектов и оценка их влияния на статическую прочность композитных фланцев // Вестник ПНИПУ. Механика. 2016. № 2. С. 5-21. DOI: 10.15593/perm.mech/2016.2.01
  16. Екельчик В.С., Коновалова Л.В., Рябов В.М. Расчет температурных напряжений в вязкоупругих телах при однородном охлаждении с помощью преобразования Лапласа // Механика композитных материалов. 1993. № 5 (25). С. 692-696.
  17. Перепечко И.И., Данилов В.А., Нижегородов В.В., Максимов А.В. Структурная неоднородность эпоксидного связующего в однонаправленных стеклопластиковых пластиках // Механика композитных материалов. 2016. № 4 (29). С. 435-439.
  18. Болдырева А.А., Яруничева Ю.А., Дернакова А.В., Ивашов И.И. Прочность полимерного композита (стеклопластика) с межслойным сдвигом // Инженерно-строительный журнал. 2016. № 2 (62). С. 42-50. DOI: 10.5862/MCE.62.5
  19. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1 (34). С. 3-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33
  20. Zhang B.M., Li J., Li X. Optimum mix ratio of hybrid fiber reinforced polymer composites and their researching progress // Cailiao Gongcheng. 2014. No. 7. Pp. 107-112. DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.019
  21. Дульнев А.И., Неклюдова Е.А. Экспериментально-расчетная оценка взрывосопротивляемости образцов из стеклопластика // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2017. № 47. С. 51-62. DOI: 10.17223/19988621/47/6
  22. Старцев В.О., Молоков М.В., Постнов В.И., Старостина И.В. Оценка влияния климатического воздействия на свойства стеклопластика марки ВПС-53К // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2017. Т. 19. № 4 (2). С. 220-228.
СКАЧАТЬ (RUS)