Stiklo pluošto tinklelis: užšalimo{0}}atšilimo ciklai – naikinanti ledo kristalų plėtimosi galia kompozitinėse sąsajose

Vanduo turi unikalią ir naikinančią savybę: užšaldamas jis išsiplečia maždaug 4–9 % tūrio. Šis išsiplėtimas sukuria didžiulį slėgį uždarose erdvėse. Sienų sistemoje šios uždaros erdvės yra mikroskopiniame lygyje{4}}išilgai stiklo pluošto ir jų dangos sąsajos, matricos mikro{5}plyšiuose ir tinklelio bei skiedinio ribose.

Tyrimai patvirtina, kad pluošto{0}}matricos sąsaja yra labiausiai pažeidžiama vieta. Tyrimai, naudojant skenuojančią elektroninę mikroskopiją (SEM), parodė, kad užšalimo{2}}atšildymo ciklai laipsniškai blogina pluošto ir matricos ryšį, todėl susilpnėja visos sudėtinės sistemos struktūrinis vientisumas. Ciklinis žalos pobūdis yra labai svarbus: kiekvienas užšalimo-atšilimo įvykis priartina sąsają prie gedimo.

Naujausi tyrimai atskleidė išsamų vaizdą, kaip užšalimo{0}}atšilimo ciklai palaipsniui naikina sudėtines sąsajas:

Pirmas etapas– Vandens sugėrimas: atšildymo fazėje vanduo prasiskverbia į esamus mikro{0}}įtrūkimus ir tuštumas skaidulų-matricos sąsajoje. Šie esami defektai tampa drėgmės patekimo taškais.

Antrasis etapas– Įtrūkimų atsiradimas: nukritus temperatūrai, įstrigęs vanduo užšąla ir plečiasi. Tūrinis plėtimasis sukuria slėgį, kuris skatina įtrūkimų augimą sąsajoje. Susidaro nauji mikro-įtrūkimai, kurie spinduliuoja į išorę nuo pirminio defekto.

Trečias etapas– Plyšių plitimas: su kiekvienu paskesniu ciklu naujai susidarę įtrūkimai išsiplečia ir susijungia su gretimomis tuštumomis. Tai sukelia grandininę reakciją{1}}daugiau įtrūkimų reiškia daugiau vandens patekimo takų, o tai reiškia, kad kitame cikle susidaro daugiau ledo. Trimatė rentgeno tomografija nustatė, kad įtrūkimai pirmiausia atsiranda sluoksniuose (intralaminariniai) ir tarp sluoksnių (tarpsluoksniniai), o sąsaja yra tinkamiausia pažeidimo vieta.

Ketvirtas etapas– Nuolatinis skilimas: per pasikartojančius ciklus dėl kaupiamojo pažeidimo pastebimai sumažėja mechaninės savybės. Tyrimais buvo pastebėtas nuolatinis saugojimo modulio sumažėjimas, o tai rodo negrįžtamą fizinį polimero matricos ir pluošto -matricos sąsajos skaidymą.

Žala prasideda nepastebimai, tačiau laikui bėgant pastebima. Stiklo pluoštu{1}}sustiprintų kompozitų, veikiamų užšalimo-attirpimo ciklo metu, tyrimai parodė:

• Esminis tempimo, šlyties ir gniuždymo savybių sumažėjimas po ilgo ciklo
• Vidinių įtrūkimų susidarymas aptinkamas atliekant neardomąjį patikrinimą
• Optiniu mikroskopu matomas skaidulų lūžis
• Matricos degradacija, dėl kurios sutrinka metmenų ir užpildo pluoštų surišimas

Sunkiais atvejais šiluminio ciklo įvykiai suardo matricą tiek, kad pažeidžiamas viso laminato struktūrinis vientisumas.

Užšalimo{0}}atšilimo žala neatsiranda atskirai. Jis dažnai derinamas su šarminiu ataka, sukuriant sinerginį puolimą. Vanduo, prasiskverbęs į sąsają, neša šarminius jonus iš cemento matricos. Šie jonai atakuoja stiklo pluoštus chemiškai, o ledo plėtra – fiziškai. GFRP-betono sąsajų tyrimai parodė, kad didėjant užšalimo-atšildymo ciklams, labai pablogėja jungties vientisumas, ypač esant ledo tirpinimo druskoms ar šarminiam porų vandeniui.

Štai kodėl stiklo pluošto tinklelis su dideliu cirkonio oksido kiekiu (ZrO₂ didesnis arba lygus 14,5%) ir tvirtos dangos sistemos yra būtinos. Danga turi atsispirti tiek cheminiam poveikiui, tiek fiziniam ledo plėtimosi įtempimui, išlaikydama ryšį su pluoštais net tada, kai vanduo bando juos atskirti.

Stiklo pluoštu{0}}sustiprintų medžiagų tyrimai teikia vilčių teikiančių duomenų. Tyrimai rodo, kad po 25 užšalimo{3}}atšildymo ciklų tinkamai sutvirtinti bandiniai gali išlaikyti mažesnius nei 5 % masės praradimo rodiklius, o stiprumo praradimo rodiklius – mažesnius nei 25 %-, atitinkantys praktinio inžinerinio pritaikymo reikalavimus klimato sąlygomis, kai žiemos šaltis ir vasaros karštis.

Norint pasiekti šį našumo lygį, reikia:

• Kokybiškos medžiagos: tinklelis su pakankamu pluošto kiekiu, tinkama danga ir patikrintas atsparumas šarmams.
• Tinkamas įterpimas: pilnas inkapsuliavimas skiedinyje, siekiant sumažinti pradinius vandens kelius.
• Sąsajos inžinerija: tinklelio dangos ir skiedinio suderinamumo užtikrinimas, siekiant maksimaliai padidinti sukibimo stiprumą.

Užšaldymas-atšilimo dviračiu yra viena iš labiausiai griaunančių jėgų, su kuriomis gali susidurti pastato apvalkalas. Mechanizmas negailestingas: prasiskverbia vanduo, plečiasi ledas, sugenda sąsajos, o žala kaupiasi su kiekvienu sezoniniu ciklu. Projekto komandoms šalto klimato sąlygomis tai reiškia, kad reikia nurodyti armatūrą, kuri atlaikytų ne tik įtampą, bet ir pakartotinį fizinį užšalimo vandens puolimą.

Kai pasirenkatestiklo pluošto audinio tinklelisįrodytas atsparumas šalčiui-atšilimo skilimui-, paremtas bandymais ir sukurtas su dideliu cirkonio kiekiu ir tvirta danga-, investuojate į sienų sistemą, kuri ištvers žiemą po žiemos, metai iš metų. Ledas ir toliau ateis, bet jūsų pastiprinimas laikysis.

Jei turite klausimų apie stiklo pluošto tinklelį, skirtą užšalimui{0}}attirpti, arba jums reikia pritaikytų sprendimų savo projektui, nedvejodami el.susisiekite su mumis. Mūsų profesionali komanda yra pasirengusi suteikti jums techninę pagalbą ir išsamią informaciją apie gaminį.

Biuras: +86-21-66037922
             +86-21-66037926
El. paštas: sales@galaxy-fiber.com
Mobilusis: +86-18721503790
GALAXY FIBER