автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Прогнозирование циклической долговечности полимерных композиционных материалов

На правах рукописи

00500272/

БОНДАРЕВ Александр Борисович

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

1 7 НОЯ 2011

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград - 2011

005002727

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Липецкий государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Корпсев Александр Дмитриевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Романов Сергей Иванович ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный

университет»

кандидат технических наук, доцент Потапов Андрей Владимирович Поволжский филиал Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ), г. Саратов

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный

технический университет»

Защита состоится «07» декабря 2011 г. в 15:00 часов в ауд. Б-203 на заседании диссертационного совета Д 212.026.04 при ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат разослан «03» ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Акчурин Т.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Создание новых агрессивностойких и экономически эффективных строительных материалов, изделий и конструкций из них обеспечивает высокий уровень индустриализации и снижает трудоемкость возведения зданий и сооружений. Полимерные композиционные материалы (ПКМ) различных составов хорошо противостоят действию агрессивных сред и обладают высокой прочностью. Малая жесткость и большая деформативность ПКМ по сравнению с другими строительными материалами позволяют им оказывать сопротивление воздействию динамических нагрузок. Сравнительно небольшое время процесса отверждения ПКМ дает возможность использовать их в качестве материала для изготовления полов, гальванических ванн, опор травильных агрегатов, при проведении ремонта ответственных конструкций, таких как: аэродромные и дорожные покрытия, плиты проезжей часта мостов и путепроводов, санитарно-техническое оборудование и т.п.

Более широкое примените полимерных композиционных материалов в значительной мере сдерживается сложностью прогнозирования характеристик их напряженно-деформированного состояния при циклических видах нагружения. Изучение долговечности ПКМ напрямую связано с прогнозированием долговечности строительных конструкций зданий и сооружений, мостов, путепроводов, элементов конструкций железных дорог (шпал, стрелочных переводов и т.д.), изготовленных с применением ПКМ.

В последние годы актуальными становятся исследования по механике катастроф в связи с возросшей необходимостью анализа обеспечения безопасности технических систем и продления их ресурса. Методология комплексного подхода к решению проблем прочности, ползучести, безопасности и ресурса технических систем, разработка методики прогнозироваши долговечности ПКМ в элементах строительных конструкций, воспринимающих статические и динамические нагрузки, является актуальной научной задачей.

Целью работы является разработка метода прогнозирования циклической долговечности ПКМ на основе полиэфирных, фурановых, фурано-эпоксидных связующих в эксплуатационном диапазоне напряжений.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ методов прогнозирования статической и циклической долговечности ПКМ и оценить их эффективность;

- осуществить физико-химические и физико-механические исследования структур ПКМ на основе полимерных связующих ПН-609-21М, ФАМ, ФАЭИС-30;

- изучить влияние структурообразующего фактора «полимер-наполнитель» (далее П/Н) на циклическую долговечность и виброползучесть ПКМ;

- провести экспериментальные исследования и изучить изменение статической и циклической долговечности во времени;

- разработать ускоренный метод определения циклической долговечности ПКМ по деформациям ползучести и на основе кинетической теории прочности С.Н. Журкова;

- осуществить экспериментальное исследование трещиностойкости исследуемых ПКМ;

- разработать технологический регламент по устройству трещино-стойких гидроизоляционных покрытий железобетонных конструкций городских транспортных сооружений с использованием ПКМ;

- уточнить методику оценки остаточного ресурса элементов конструкций на основе ПКМ.

Научная новизна работы:

- выполнены комплексные физико-химические и физико-механические исследования ПКМ, в результате которых определена их структура, химический и минералогический состав и микротвердость фаз;

- методами усталостных испытаний установлены пределы выносливости полиэфирных полимербетонов ПН-1, ПН-609-21М и установлены границы изменения циклической долговечности;

- разработан ускоренный метод определения предела выносливости ПКМ, основанный на определении уровня максимального напряжения цикла, при котором начинается процесс необратимых изменений в структуре материала и сопровождающийся изменением коэффициента внутреннего трения;

- получена аналитическая зависимость циклической долговечности ПКМ от структурообразующего фактора - соотношения «полимер-наполнитель» (П/Н);

- получены математические модели, описывающие процесс виброползучести ПКМ, доказана возможность прогнозирования циклической долговечности по кривым деформаций виброползучесга;

- доказана приемлемость кинетической теории прочности твердых тел для прогнозирования циклической долговечности ПКМ;

- методом механики разрушения получены полностью равновесные диаграммы деформирования образцов на основе полимербетонов ПН-609-21М, ФАМ, ФАЭИС-30 и определены основные характеристики трещиностойкости;

- уточнена методика определения остаточного ресурса работоспособности элементов конструкций транспортных сооружений с применением ПКМ;

Практическая значимость и реализация результатов работы заключены в следующем:

- разработанные составы полимерных композиционных материалов использованы ОАО «Мостоотряд №126» г. Липецк при проведении капитального ремонта Лебедянского путепровода через железнодорожные пути

«Елец-Липецк-Грязи» в г. Липецке, а также в учебном процессе Липецкого государственного технического университета при подготовке инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» в виде практических и лабораторных занятий по дисциплинам: «Технология композиционных материалов», «Долговечность строительных материалов»;

- разработан технологический регламент по устройству трещино-стойких (коррозионностойких) гидроизоляционных покрытий железобетонных конструкций городских транспортных сооружений на основе модифицированных фурановых смол и методические указания по прогнозированию остаточного ресурса надземных объектов металлургической промышленности.

Апробация работы. Результаты работы были доложены: на международной научно-практической конференции «Концептуальные вопросы современного градостроительства», посвященной 10-летию кафедры «Городское строительство и хозяйство» ВГАСУ (Воронеж, 2007 г.); на международной научно-практической конференции «Малоэтажное строительство в рамках национального проекта «Доступное и комфортное жилье — гражданам России»; Технологии и материалы, проблемы и перспективы развития в Волгоградской области» (Волгоград, 2009 г.); на научной конференции студентов и аспирантов ЛГТУ (Липецк, 2008 г.); на областном научном семинаре «Школа молодых ученых по техническим наукам» (Липецк, 2009 г.); на У1-й международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: Теория и практика» (Пенза, 2007 г.); на научно-практической конференции, посвященной 50-летао ЛГТУ (Липецк, 2006 г.); на У-й международной конференции «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций, оснований и фундаментов» (Волгоград, 2009 г.); на международном конгрессе «Наука и инновации в строительстве 8Ш-2008» (Воронеж, 2008 г.).

Публикации. Основныерезультапл исследований опубликованы в 12 статьях, в том числе три из них в рецензируемых научных журналах и изданиях.

На защиту выносятся:

1. Результаты физико-химических и физико-механических исследований структур ПКМ на основе полимерных связующих ПН-609-21М, ФАМ, ФАЭИС-30.

2. Аналитическая зависимость циклической долговечности и виброползучести от соотношения «полимер-наполнитель» (П/Н).

3. Экспериментальные исследования выносливости ПКМ и установление границ изменения долговечности ПКМ во времени.

4. Ускоренный метод определения циклической долговечности ПКМ.

5. Результаты экспериментальных исследований трещиностойкости исследуемых ПКМ.

6. Методика прогнозирования циклической долговечности ПКМ на основе кинетической теории С.Н. Журкова.

7. Методика определения остаточного ресурса элементов конструкций на основе ПКМ.

Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждены:

- использованием современных методов исследований и оборудования; корректностью поставленных задач, принятых решений, достаточным объемом исходных данных и результатов исследований; применением вероятностно-статистических методов обработки результатов испытаний, а также удовлетворительным совпадением некоторых результатов экспериментов с данными других авторов.

Структура н объем работы. Диссертационная работа состоит го введения, пяти глав и основных выводов. Она включает 180 страниц, из них 165 страниц основного текста, 31 таблицу, 62 иллюстрации, 115 наименований библиографического списка и 4 приложения.

СОДЕРЖАНИЕРАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований, сформулированы цели, задачи исследований, научная новизна и практическая значимость работы, приведены основные положения, которые автор выносит на защиту.

В первой главе освещены современные подходы по оценке долговечности полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе феноменологического метода прогнозирования долговечности, метода ее оценки по законам кинетики старения, на основе полиструктурной теории ПКМ, с использованием кинетической прочности твердых тел, энтропии, метода предельных состояний. Дан анализ методов прогнозирования долговечности по структурным, объемлющим, усталостным диаграммам.

В области исследований циклической долговечности ПКМ широко известны работы А. Н. Бобрышева, Ф. Б. Бойматова, Б. А. Бондарева, А. М. Иванова, В. А. Кабанова, П. В. Комарова, А. Д. Корнеева, П. Г. Левченко, А. Е. Меднова, С. А. Мосалова, С. В. Поветкина, А. С. Прокофьева, А.' А. Сморчкова, В. И. Соломатова, В. И. Харчевникова, А. И. Чебаненко, В. Д. Черкасова, П. К. Чуйко, В. П. Ярцева и др.

Однако анализ результатов обзора литературных источников по изучаемой тематике показывает, что единого подхода к методам оценки и прогнозирования долговечности (статической и циклической) не найдено, поэтому актуальность данной диссертационной работы несомненна.

Во второй главе приведены составы исследуемых ПКМ, характеристики испытательных машин и устройств, методы испытаний и обработки полученных экспериментальных значений величин, характеризующих циклическую долговечность ПКМ. Так как одной из задач настоящей работы было изучение циклической долговечности, то состав полиэфирного полимербетона ПН-609-21М был принят аналогичным составу, из которого были изготовлены образцы размерами 40x40x160 мм 1990года в соответствии

с требованиями СН-525-80. Состав смеси: щебень - 52%, песок - 28%, андезитовая мука - 11%, смола - 9%, нафтенат кобальта - 8% (от массы смолы), гинериз - 4% (от массы смолы). Образцы, хранившиеся в нормальных температурно-влажностных условиях в течение 40 лет, были изготовлены из полимербетонной смеси на основе смеси ПН-1 и имели следующий состав: щебень - 52%, песок кварцевый - 28%, молотый кварц -10%, смола ПН-1 - 9%, гипериз - 4% (от массы смолы), нафтенат кобальта -8% (от массы смолы), андезит молотый - 10%, смола - 10%, БСК - 2% (от массы смолы). Для устройства защитных покрытий мостового полотна гранспортных сооружений исследовались ПКМ на основе смолы ФАЭИС-30. При этом состав был следующий: смола ФАЭИС-30 - 12%, щебень - 50%, песок - 19%, мука андезитовая - 18,5%, ПЭГ1А - 2,5%. Состав полимер-бетона ФАМ: смола ФАМ - 10%, щебень гранитный - 52%, песок кварцевый - 28%, андезит молотый - 10%, БСК - 2% (от массы смолы).

Однократное нагружение полимербетошшх призм кратковременной нагрузкой велось на испытательной машине ГМС-250 со скоростью приложения нагрузки 60,0 МПа в минуту. Нагрузка прикладывалась ступенями, поперечные и продольные деформации фиксировались с помощью тензометров Гугенбергера. Для усталостных испытаний использовалась испытательная машина ИР 5113-100 наибольшей предельной нагрузкой 100 кН. Для исследований трещиностойкости ПКМ была использована портативная установка для двухточечного изгиба (расклинивания), изготовленная на кафедре СМиСТ ВолгГАСУ. Испытания на выносливость проводились с частотой приложения нагрузки 670 циклов в минуту и коэффициентами асимметрии цикла р=0,1; 0,3; 0,6. Для измерения продольных и поперечных деформаций на призмы с двух противоположных сторон наклеивались тензодатчики сопротивления. Для снятия отчетов использовался цифровой тегоометрический мост ЩМ-5 с печатающим устройством. Испытания образцов в каждой серии производились при разных уровнях нагрузки, составляющей определенную долю от разрушающей, при постоянном для всей серии образцов коэффициенте асимметрии цикла. Все образцы доводились до разрушения с фиксацией по счетчику количества циклов приложения нагрузки. Для установления количественных связей между пределом выносливости и логарифмом числа цикла до разрушения использовался метод прямолинейной корреляции.

В третьей главе приведены результаты физико-химических и физико-механических исследований ПКМ. Лабораторные исследования микро- и макроструктуры ПКМ велись в два этапа. На первом этапе были проведены макроскопические исследования образцов из полимербетона ПН-609-21М, ФАМ, ФАЭИС-30, которые позволили охарактеризовать структуры образцов и выявить наличие крупных пор, трещин и других дефектов. На втором этапе исследования проводились с помощью металлографического микроскопа ЕС МЕТАН-21, дающего увеличение от 50 до 1000, на изготовленных полиро-

8

ванных шлифах образцов полимербетонов с определением структуры. На рис. 1-3 приведены фрагменты структур, исследуемых ПКМ.

Рис. 1. Структура полимербетона ФАЭИС-30 Рис. 2. Структура полимербетона ФАМ

Структурообразующие факторы: соотношение «полимер-наполнитель», коэффициент раздвижки зерен крупного наполнителя, толщина полимерсвязующего слоя - являются основополагающими и при изучении циклической долговечности ПКМ. Однако рядом исследований установлено, что наиболее значимым является соотношение «полимер-наполнитель» (П/Н). Для изучения влияния

т

шов

щм V-*

Рис. 3. Структура полимербетона ПН-609-21М

соотношения (П/Н) на циклическую долговечность исследовался полиэфирный полимербетон ПН-609-21М по стандартной методике усталостных испытаний при коэффициенте асимметрии цикла />=0,1 - наиболее жестком режиме эксплуатации. Соотношение П/Н при этом принято 0,6; 0,75; 0,9. На рис. 4 приведены результаты таких испытаний, а также зависимость соотношения П/Н от коэффициента выносливости (рис. 5):

Д.

К

__ в>ри\

в,ри\

я.

(1)

где Кв_ри1 - предел выносливости ПКМ;

1(с - предел прочности ПКМ при сжатии. При этом, коэффициент выносливости является критерием оценки циклической долговечности ПКМ и его физический смысл заключается в том, что он показывает долю сохранившейся прочности или несущей способности после воздействия циклической нагрузки для принятой базы испытаний.

Анализ результатов проведенных исследований показывает, что циклическая долговечность полиэфирного полимербетона ПН-609-21М изменяется по аналогии с пределом прочности при статическом нагружении, возрастает с увеличением П/Н, достигая своего максимума, а затем снижается.

я 5

£ I

I *

II II

55

50

45

40

30

25

Величина П/Н, при которой предел выносливости достигает своего максимума, меняется в пределах от 0,6 до 0,75. Дальнейшее увеличение П/Н приводит к интенсивному расслоению полимербетонных смесей и ведет к потере прочностных свойств, а следовательно, к уменьшению циклической долговечности. В 1960-1980 годах в Липецком политехническом институте велись обширные экспериментальные работы по изучению физико-механических свойств ПКМ на различных связующих. В работах В.Е. Беляева, К.С. Бирюкова, Б. А. Бондарева, А Н. Ерофеева, М.И. Кобелева, А.Д. Корнеева, В.Ф. Набокова, В.М. Яковлева получены основные прочностные характеристики полиэфирных, эпоксидных, фу-рановых, фурано-эпоксидных полимербетонов. Образцы, изготовленные в 1970-1980 годах, хранились в нормальных темпе-

ратурно-влажностных условиях и стали предметом наших исследований в XXI веке.

Испытания на циклическое воздействие нагрузок велись для образцов из полиэфирного полимербетона ПН-609-21М, изготовленных в 1970-1990 и

2010 годы, причем состав последних был аналогичен составам образцов, используемых в 1970-1990 годы. Усталостные испытания были проведены с частотой приложения нагрузки 670 циклов/мин с коэффициентами асимметрии циклов р= 0,1; 0,3; 0,6. В табл. 1 приведены результаты экспериментальных исследований циклической долговечности полиэфирного полимербетона, а на рис. 6 - линии выносливости при вышеуказанных коэффициентах асимметрии циклов приложения нагрузки.

4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 Логарифм количества циклов до разрушения, & А'

Рис. 4. Линии выносливости полиэфирного полимербетона ПН-609-21М при р- 0,1: 1 - П/Н=0,75; 2 - ПУН=0,90; 3 - П/Н=0,60

1 ь?

я 6

# -е-

0,7 0,75

Соотношение "полимер - наполнитель", ТИН

Рис. 5. График зависимости отношения П/Н от коэффициента выносливости полиэфирного полимербетона ПН-609-2 ¡М

Таблица 1 - Результаты экспериментальных исследований циклической долговечности (1970 - 1990 гг.)

№ п/п 2010 г. 1990 г. 1970 г.

КьМПс Р Rb.pul Ь.ри1 Яь,Ша Яъ,МПа Кь, pul

1 84 0,1 29,6 0,35 71 21,09 0,3 64 10,91 0.17

2 0,3 32,8 0,39 24,8 0,35 14,05 0.22

3 0,6 36,15 0,43 29,9 0,42 19,25 0,3

Анализируя результаты исследований (табл. 1), можно увидеть, что падение циклической долговечности в среднем составляет 44,7%. Наиболее „ жесткий режим эксплуа- § тации при р=0,1 приводит } к снижению долговечно- | сти на 53,2%, при р=0,3 - 1 43,1%, при р=0,6 - 37,5%. § Наибольшее падение дол- | говечности наблюдается g для образцов, изготов- I ленных в 1970-е годы | (49,3%). Это объясняется | старением ПКМ, то есть 5 изменением его прочно- | сти и выносливости во | времени, а также деграда- s цией материала (уменьшение прочности вслед-ствии абсорбции, диффузии среды и связанное с этим уменьшение свободной энергии). На рис. 7, 8 показаны фрагменты образцов, разрушенных при циклических нагружениях

При сравнении величин изменения прочности на сжатие ПКМ во времени при статических нагружениях для полимербетонов ФАМ, ПН-609-21М, ЭД-20 (по данным Р.В. Бадулина, A.B. Беляева, Л.М. Залана) ее паде-

) 4,5 5.0 5.5 «,0 6,5

Логарифм количества циклов до разрушения. N

Рис. 6. Линии выносливости 1-3-2010 год; 4-6 - 1990 год; 1-9- 1970 год

ние составляет 17-30%, что гораздо ниже, чем при циклических нагружениях.

Рис. 7. Образец П-2. N = 82 180 циклов Рис. 8. Образец П-5. N=68 520 циклов

Это объясняется тем, что при циклическом воздействии нагрузок происходит накопление остаточных деформаций и микроразрушений, создающихся в результате приложения нагрузки сверх предела длительной прочности наиболее слабых частиц.

Разрушение происходит при снятии нагрузки, а не при нагружении, ибо снятие нагрузки с частиц, получивших необратимые деформации прямого знака, вызывает напряжения обратного знака. Если же напряжения превзойдут предел прочности при растяжении, то частица разрушится и в материале, в целом, появятся микроразрушения. Кроме того, при циклическом нагружении происходит наложение независимых и различных по своему характеру процессов ползучести от напряжения a rnm и усталости от напряжения fmin-fmaxj что также ведет к снижению циклической долговечности во времени.

Известно, что при колебаниях часть потенциальной энергии системы необратимо поглощается материалом. Это свойство обычно называют поглощающим свойством материала, и оценивается оно коэффициентом внутреннего трения, или поглощения. В работах Д.Л. Богдановского, А.Е. Меднова доказано, что при циклических нагружениях, не превышающих предел выносливости ПКМ, имеет место амплитудонезависимое внутреннее трение, и что у не зависит от коэффициента асимметрии цикла в пределах изменения последнего от 0,1 до 0,6. При циклических нагрузках сначала происходит увеличение коэффициента поглощения, затем изменение практически прекращается вплоть до разрушения образца. При этом процесс стабилизации коэффициента поглощения наблюдается по прошествии числа циклов, составляющих 2-3% от принятой базы испытаний 2 млн. циклов. Исследования показали, что для определения предела выносливости исследуемых ПКМ может быть применен ускоренный метод определения усталостной прочности металлов и сплавов, основанный на фиксированном изменении внутреннего трения в процессе испытаний образца с последовательным повышением уровня напряжений. Сущность метода состоит в определении уровня максимальных напряжений цикла, при котором

начинается процесс необратимых изменений в структуре материала, сопровождаемый изменением коэффициента поглощения. Так, при р=0,1 величины пределов выносливости ПКМ, определенные ускоренным методом, составляют: для полимербетона ПН-609-21М - 0,25 ФАЭИС-30- 0,35 Яы 0,25 Яь; ФАМ - 0,27 Пь.

В четвертой главе приведены результаты исследований статической и циклической долговечности ПКМ на основе полиэфирной силы ПН-609-21М и методы их прогнозирования. Изучению циклической долговечности ПКМ предшествовало определение работоспособности ПКМ при статических воздействиях нагрузок. Параметры работоспособности ПКМ при разрушении и деформировании определяются физическими константами, предложенными обобщенной формулой С.Н. Журкова, которая физически обоснована и экспериментально подтверждена С.Б. Ратнером и В.П. Ярцевым:

■ехр

" - ~ у<7:, _ т.

КГ

(2)

где г - время до разрушения, с, Ш - минимальная долговечность при любой нагрузке и без нее, с; и0 - энергия активации разрушения, КДж/мсшь,;/ - силовой, структурно-механический фактор, КДж-мм2/моль-■Н.; а - напряжение, МПа; Я - универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/моль-К; Т - температура, К; Тя - предельная температура, выше которой материал не работает, К.

1.» 2,0 3,0 4,0

Обр)тштсщифапура 10*/Г, К-1

Рис. 9. Графики определения термофлуктуационных констант полимербетона ПН-609-21М: а - зависимость логарифма долговечности и обратной температуры: 1- 30 МПа; 2-35 МПа; 3-40 МПа; б - определение {/„ и у Кратковременной нагрузкой испытывались элементы размерами 40x40x160 мм при температуре 20, 40 и 60°С. В каждой серии испытывались образцы, изготовленные в 2010 году, а также образцы, изготовленные в 19701990 гг. Все образцы доводились до разрушения с фиксацией времени до

наступления этого момента На рис. 9 приведены результаты расчетов статической долговечности графоаналитическим методом.

Результаты экспериментальных исследований показывают, что максимальная энергия активации процесса разрушения составляет 103 КДж/моль. Структурно-механическая константа, характеризующая эффективность механического поля при действии нагрузки, составляет ,-КДж-мм2

40 -, что сопоставимо с данными, полученными для различных

моль ■ Н

ПКМ. Т„ - предельная температура существования полимера, при которой все химические связи рвутся за одно тепловое колебание и твердое тело полностью распадается. Величина Тт, полученная графоаналитическим методом, составляет 625 К. Логарифм времени разрушения твердого тела (при Т=Т„) составляет ^Гт=4,0.

В табл. 2 приведены значения термофлуктуационных постоянных полиэфирного полимербетона ПН-609-21М при разрушении для образцов, изготовленных в 1970-1990 годах. Расхождение между экспериментальными и теоретическими значениями составили 3-10%.

Таблица 2 - Значения термофлуктуационных констант ПКМ при разрушении

№ п/п Наименование ПКМ Год изготовления и0, КДж/ моль 18 Тт,е КДж-мм У,- моль ■ Н Т Лт Работоспособность, с

1 2 3 4 5 6 7 8

1 ПН-609-21М 2010 103 4,0 40 1,6 1,5-Ю4

2 ПН-609-21М 1990 67 3,6 40 1,2 1,3-Ю4

3 ПН-1 1970 65 3,4 30 1,1 1,1-Ю4

Анализ результатов исследований статической долговечности позволяет сделать следующие выводы:

- фактор времени играет весьма важную роль в работоспособности ПКМ. Так, статическая долговечность полиэфирного полимербетона снизилась за 20 лет на 13%, а за 40 лет на 27%;

- энергия активации ио ПКМ снизилась за 40 лет на 37%, и такое изменение связано со старением материала и деградационными процессами, проходящими в структуре ПКМ;

- уменьшение величины структурно-механического коэффициента г вызвано уменьшением количества связей и ростом трещин. На рис. 10 приведены графики изменений величины энергии активации 170 и работоспособности ПКМ на основе полиэфирного полимербетона ПН-609-21М во времени.

Рис. 10. График изменения Ь'о и работоспособности ПКМ во времени

0,6 0,7 0,75 0,6

Соотношение "полимер - наполнитель". ПН

Рис. П. Зависимость в = /(П/Н)

При нагрузках цикла, отличных от нуля, в ПКМ развиваются деформации виброползучести, оказывающие влияние на деформационные характеристики материала. При развитии деформаций виброползучести можно выделить три их стадии (неустановившаяся, установившаяся, ускоренная). Деформации виброползучести могут служить индикатором повреждаемости материала конструкций и используются для определения предела выносливости и оценки циклической долговечности ПКМ. Для поли-мербетона ПН-609-21М получена аналитическая зависимость, связывающая виброползучесть е„р с коэффициентом выносливости Кь,,„/, количеством циклов нагрузки до разрушения N и коэффициентом асимметрии цикла р.

С применением метода планирования эксперимента разработана математическая модель, связывающая коэффициент асимметрии цикла, количество циклов до разрушения и коэффициент выносливости:

е^ = 17,264 + 0,375/7 + 0,342^+1,62^ + 0,3125/?-.У+1,3125/?/^ +

+ 0,0625Ж4 -1,348/>2 -0,772Агг -0,569Кгь.

На рис. 11 приведена зависимость величины деформации виброползучести от соотношения «полимер-наполнитель» (П/Н), из которого видно, что оптимальное значение П/Н соответствует величине деформации виброползучести. При П/Н=0,6 вгр = 14 ■ ИГ1 При достижении оптимального значения соотношения «полимер-наполнитель» (П/Н=0,75) значение величины деформации виброползучести снижается на 36,8%, а при П/Н=0,9 е,.р = 12 • 10' "'. При достижении оптимума между процессом деформирования и релаксации напряжений устанавливается динамическое равновесие. Дальнейшее деформирование определяется микроразрушениями и связано с концентрацией трещин в объеме ПКМ. На этом этапе релаксационные процессы снижают локальные напряжения до такого уровня, при котором разрыв структурных связей становится маловероятным и деформации виброползучести носят затухающий характер, а величина ее постепенно снижается до е„„ = 12-10"4.

Чтобы характеризовать прочностные свойства того или иного материала с точки зрения кинетической концепции, необходимо прежде всего иметь сведения о зависимости долговечности образцов из этого материала от условий разрушения, в первую очередь от приложенного напряжения а и температуры Г. Комплекс экспериментальных данных о зависимости Т от т и а характеризует прочностные свойства материала и позволяет сделать заключение о природе разрушения. Исследования зависимости Т от т и а и анализ результатов этих исследований составляет феноменологическую основу кинетической теории прочности.

Основное уравнение временной зависимости прочности при циклическом режиме нагружения и Т-сот1\

'ч = Аехр[-аТ(Г)] , (4)

где Л=/0ехр|-^М; а=~\ T(t) = z0 +cos©i ; t - циклическая долговечность, с;

\RTJ RT

ta = 10~1г - предэкспоненциальный множитель; Ua - энергия активации элементарного акта процесса разрушения в отсутствии напряжения, Дж/моль; у -структурно-чувствительный коэффициент, Дж/моль-МПа; /{=8,31- универсальная газовая постоянная, КДж/моль'К; Т - абсолютная температура, К; T(t) - функция изменения напряжения г во времени;

г0 = (г""х^Гш'п) - среднее напряжение цикла, МПа; а~

2 г " г ^ ' ' 2 амплитудное напряжение цикла, МПа; со - круговая частота циклического нагружения, С4.

Используя позицию аддитивности времени нагружения при циклическом действии нагрузок, переходя к критерию накопления повреждений Бейли, получаем выражение для вычисления относительного повреждения ПКМ для количества циклов нагружения до разрушения М:

(5)

Вышеуказанная зависимость (5) использовалась В.А. Кабановым для оценки циклической долговечности деревянных клееных элементов. Расчеты показали, что циклическая долговечность, посчитанная по формуле (9), оказалась в 12-15 раз больше, чем это следует из экспериментов. Это связано с тем, что критерий Бейли применим для длительного статического режима нагружения и не учитывает особенности циклического нагружения, связанные с физическими релаксационными процессами выравнивания перенапряжений на микродефектах, переориентации структурных элементов гистерезисными потерями механической энергии и разрывах материала в местах повреждений. Указанные особенности рекомендовано учитывать введением в знаменатель уравнения безразмерного коэффициента Кч, являющегося функцией количества циклов N при фиксированных режимах

механического загружения. Статистическая обработка полученных нами экспериментальных данных показала, что скорость накопления повреждений по мере увеличения продолжительности нагружения подчиняется нелинейному закону и описывается следующим выражением:

Кц =0,990-0,210-10-6N + 0M-10~6N2, (6)

где N - количество циклов нагружения.

Подставив число циклов нагружения до разрушения из формулы (6) в формулу (5), получим приемлемое соответствие теоретических и экспериментальных значений циклической долговечности полимербетона ПН-609-21М. Изменение ее величины во времени можно проследить по выражению:

^/^=1,05-0,918^. (7)

Трешиностойкость ПКМ изучалась по методике, разработанной Т.К. Акчуриным и A.B. Ушаковым, с применением механики разрушения для оценки трещиностойкости и долговечности бетона. На рис. 12 приведен общий вид устройства для расклинивания пружинной скобой с элементом

Ширина раскрытии трещин, /5, мм

Рис. 12. Испытание образцов Рис. 13. Полностью равновесные диаграммы ПКМ на трещиностойкость деформирования при расклинивании (двухточечном

изгибе) испытуемых образцов из ПК балочек размером 40x40x160 мм с инициирующими надрезами глубиной 9 мм (ширина надрезов 1 - 1,2 мм)

продавливания и его описания. Размеры испытуемых образцов - 40x40x160 мм из полимербетонов ФАМ, ПН-609-21М, ФАЭИС-30. Надрезы в образцах выполнялись алмазным диском, ширина надреза 1-1,2 мм, глубина инициирующего надреза - 9 мм. Скорость нагружения 0,5 мм/мин. Запись полных с нисходящей ветвью диаграмм деформирования в координатах Б (сила) - 5 (ширина раскрытия трещин), приводилась автоматически на ПК. Затем по площади диаграмм определили работу, затраченную на разрушение образца, и эффективную энергию разрушения полимербетона О,.

Из сравнения полученных значений основных характеристик трещиностойкости ПКМ видно, что наибольшие значения удельной эффективной энергии разрушения б,, критического коэффициента интенсивности напряжений К!с (вязкости разрушений) и критической длины /с,

характеризующей склонность материала к хрупкому разрушению, получены для полимербетона ФАЭИС-30. Значения характеристик уменьшаются для полимербетонов ПН-609-21М и ФАМ, приближаясь к характеристикам вибропрессованного мелкозернистого бетона, модифицированного эпоксидо-содержащими отходами. Это обусловлено более высокой степенью плотности полимербетонов и повышенной адгезией связующих к зернам заполнителя и более высокой прочностью материалов.

В пятой главе на основе комплексного изучения физико-механических свойств ПКМ разработаны рекомендации по применению исследуемых полимербетонов в элементах конструкций мостового полотна мостов и путепроводов. Комплексный подход к решению проблем надежности и работоспособности элементов конструкций транспортных сооружений включает в себя следующие положения:

- анализ производственных факторов, оказывающих влияние на материал конструкций;

- анализ состояния материалов несущих конструкций и сооружений с учетом технологии изготовления и эксплуатационных дефектов;

- определение характера, параметров, расположения и размеров дефектов в материале конструкции;

- разработка мероприятий по восстановлению и защите строительных конструкций;

- прогнозирование циклической долговечности материала конструкции;

- установление нормируемого параметра безопасной эксплуатации строительной конструкции;

- определение остаточного срока службы строительной конструкции в данных эксплуатационных условиях.

На основе обширного материала по обследованию мостов и путепроводов установлены основные производственные факторы, оказывающие влияние на материал элементов конструкций мостового полотна, а также произведен анализ состояния материалов элементов конструкций с учетом технологии изготовления и эксплуатационных дефектов. Характер, параметры, расположение и размеры дефектов определялись в результате технического обследования мостов и путепроводов. Оценка фактического состояния материалов эксплуатируемых элементов конструкций производилась традиционным методом, а транспортно-эксплуатационное состояние мостового полотна оценивалось по ОДН 218.017-2003. Для восстановления и защиты элементов конструкций транспортных сооружений рекомендуется применять ПКМ на основе смолы ФАЭИС-30, для которых циклическая долговечность, прочность, трещиностойкость соответствуют нормативным требованиям к материалам, применяемым для гидроизоляции проезжей части мостов и путепроводов.

Практической реализацией настоящих исследований явилась замена существующих конструкций мостового полотна автодорожных мостов и путепроводов. Как правило, такие конструкции состоят из выравнивающего

слоя бетона толщиной 30 мм, слоя гидроизоляции толщиной 15 мм, защитного слоя гидроизоляции толщиной 60 мм. Предполагается устройство антикоррозийного и износостойкого покрытая из полимерного композиционного материала на основе модифицированной смолы ФАЭИС-30 толщиной 40 мм.

Для элементов конструкций фундаментов для станков, работающих в условиях циклического загружения рекомендуется использовать полиэфирный шшшербеггон ПН-609-21М (ТУ 05758799-092-2002), а в конструкциях шпал лесовозных и железных дорог общего пользования предлагается использовать древесностекловолокнистый композиционный материал на основе смолы ФАМ (ТУ 2453-001-0846823401).

Прогнозирование циклической долговечности элементов конструкций из ГЖМ велись по методам, разработанным в данной работе (по кривым виброползучести, на основе теории кинетической прочности ТБердых тел). Для исследуемых ГЖМ были получены значения нормативных и расчетных сопротивлений усталости, и на последнем этапе определялся остаточный срох службы элементов конструкций транспортных сооружений. Под остаточным ресурсом понимается суммарная наработка объекта от момента контроля его технического состояния до перехода в предельное состояние. Расчет величины остаточного ресурса напрямую связан с определением различных показателей надежности: относительной поврежденности или относительной надежности объекта, величина которых варьируется в зависимости от технического состояния объекта

Далее определялся остаточный ресурс транспортного сооружения после выполнения работ по устройству гидроизоляции с применением ПКМ. Величина остаточного ресурса при этом возросла на 10%.

Технико-экономическое обоснование применения ПКМ в элементах конструкций транспортных сооружений, выполненное в диссертационной работе, позволило использовать в качестве основного варианта конструкций мостового полотна следующую: асфальтобетонное покрытие - 80 мм; гидроизоляция с применением ПКМ - 40 мм. Экономический эффект от применения ПКМ в элементах конструкций мостового полотна составляет 42,6 руб. на 1 м2 поверхности.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Изучена структура полимерных композиционных материалов на основе фурановых, полиэфирных, фурано-эпоксидных связующих. Физико-механическим методом определена микротвердость фаз и установлены их границы.

2. Экспериментальными исследованиями установлено, что наиболее существенным структурообразующим фактором для ПКМ работающих в условиях циклического нагружсния, является соотношение «полимер-наполнителя» (П/Н). При этом циклическая долговечность и величина деформаций виброползучести изменяются по такому же закону, что и при статическом нагружении, достигая своего оптимума при П/Н=0.75.

3. Методами усталостных испытаний получены значения величин циклической долговечности полиэфирных полимербетонов ПН-1, ПН-609-21М для образцов, изготовленных в разные периоды времени (1970-2010 гг.). Отмечается снижение ее величин на 44,7% за исследуемый временной период. При этом наибольшее снижение циклической долговечности наблюдается для образцов, изготовленных 40 лет назад (49,5%), вызванное старением и деградацией структуры ПКМ.

4. Циклическая долговечность существенно зависит от коэффициента асимметрии цикла приложения нагрузок р. Так, за период 1970-2010 гг. при /5=0,1 ее величина снизилась на 53,2%, прир =0,3 - 43,1%, прир =0,6 - 37,5%.

5. Осуществлено прогнозирование циклической долговечности ПКМ ускоренным методом, основанным на изучении коэффициента внутреннего трения материала и позволяющим определить предел выносливости ПКМ на любой базе испытаний, существенно сокращая сроки проведения испытаний.

6. С позиции кинетической концепции прочности твердых тел С.Н. Журкова исследованы закономерности разрушения ПКМ в заданных диапазонах напряжений и температур. Определены термофлуктуационные консташ'ы исследуемых ПКМ при статических нагружениях. Используя критерий Бейли, разработана методика оценки циклической долговечности ПКМ.

7. Разработана методика по определению циклической долговечности по кривым деформаций виброползучести, получаемых в ходе усталостных испытаний. При этом нагрузка, соответствующая пределу выносливости ПКМ, определялась по образцу с наибольшим загружением, прекратившем деформирования.

8. Методами механики разрушения получены равновесные диаграммы деформирования исследуемых ПКМ и определены основные характеристики трещиностойкости.

9. Получены статистически достоверные значения нормативных и расчетных сопротивлений усталости исследуемых ПКМ.

10. Уточнена методика по определению остаточного ресурса работоспособности элементов конструкций мостов и путепроводов с применением исследуемых ПКМ.

11. Разработан технологический регламент по устройству трещино-стойких гидроизоляционных покрытий на основе фурано-эгоксидных композиций для элементов проезжей части транспортных сооружений.

12. Осуществлена практическая реализация результатов исследований при проведении работ по капитальному ремонту проезжей части Лебедянского путепровода через железнодорожные пути «Елец-Липецк-Грязи» в г. Липецке. Экономический эффект при этом составил 42,6 руб. на 1 м ремонтируемой поверхности мостового полотна.

Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях:

1. Комплексный подход к изучению формирования композита строительного назначения / А. Б. Бондарев [и др.] // Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура 2009. № 13 (32). С.96-99.

2. Комаров П. В., Лифинцев О. И., Бондарев А. Б. Сопротивляемость поликербетонных и сгеклопластполимер бетонных элементов конструкций длительным и циклическим нагрузкам // Науч. вестн. ВГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. 2009. № 1 (13). С. 92-97.

3. Прогнозирование циклической долговечности полимербетонов в элементах конструкций транспортных сооружений / А. Б. Бондарев [и др.] // Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. 2011. №21 (40) С. 72-76.

Публикации в других изданиях:

4. Бондарев А. Б., Щеглова Е. Ю. Оценка эксплуатационной надежности элементов строительных конструкций, зданий и сооружений из ПКМ при циклическом воздействии нагрузок // Школа молодых ученых по техническим наукам : материалы областного профильного семинара. Липецк, 2009. С. 12-16.

5. Комаров П. В., Бондарев Б. А., Бондарев А. Б. Прогнозирование долговечности композиционных материалов, подверженных деградации и действию циклических нагрузок // Эффективные конструкции, материалы технологии в строительстве и архитектуре : сб. ст. науч.-практ. конф., посвящ. 50-леггию ЛГТУ. Липецк, 2006. С. 20-24.

6. Бондарев А. Б. Прогнозирование долговечности материалов строительных конструкций на основе безопасной эксплуатации промышленных зданий // Сборник тезисов докладов научной конференции студентов и аспирантов Липецкого государственного технического университета Липецк, 2008. С. 71-73.

7. Бондарев А. Б. Прогнозирование циклической долговечности полимерных композиционных материалов по кривым виброползучести // Сборник тезисов докладов научной конференции студентов и аспирантов Липецкого государственного технического университета. Липецк, 2008. С. 73-75.

8. Корнеев А. Д., Бондарев А. Б., Комаров П. В. Полиэфирный полимербетон и его циклическая долговечность // Вестн. стр-ва и архитектуры ОрГАУ : сб. науч. ст. Орел, 2010. С. 281-286.

9. Прогнозирование долговечности полимербетона в конструкциях электролизных ванн как основа безопасной эксплуатации / А. Б. Бондарев [и др.] // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения : мат. Междунар. акад. чтений. Курск, 2009. С. 40-45.

10. Деформативность и выносливость полимерных композиционных материалов / А. Б. Бондарев [и др.] // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения : мат. Междупар. акад. чтений Купск. 2010 С 213-217.

11. Борков П. В., Бондарев А. Б., Бабкин И. В. Оценка остаточного ресурса строительных конструкций из полимерных композиционных материалов с учетом усталостных воздействий II Малоэтажное строительство в рамках национального проекта "Доступное и комфортное жилье гражданам России": технологии и материалы, проблемы и перспективы развития в Волгоградской области: материалы Междунар. науч.-пракг. конф., 15-16 дек. 2009 г., Волгоград. Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2009. С. 137-139.

12. Анализ сопротивляемости композиционных материалов циклическим нагрузкам с помощью объемлющих диаграмм / А. Б. Бондарев [и др.] II Новые материалы и технологии в машиностроении • сб тр БГЛТА Брянск, 2009. № 9. С. 41-45.

В работах [1-12] автором выполнены: постановка задачи, экспериментальные исследования, анализ результатов исследований и разработка рекомендаций по их применению.

Бондарев Александр Борисович

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кшдидата технических наук

Подписано в печать28.10.2011. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Ризография. Объем 1,4 п.л. Тираж 120экз. Заказ № 688. Полиграфическое подразделение Издательства Липецкого государственного технического университета. 398600 Липецк, ул. Московская, 30.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (ПКМ) И СПОСОБЫ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ.

1.1 Долговечность ПКМ при статических воздействиях нагрузок.

1.2 Современные подходы к оценке долговечности ПКМ.

1.3 Методы прогнозирования циклической долговечности ПКМ.

1.4 Цели и задачи исследований.

2 МАТЕРИАЛЫ, ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ, ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ:.4.

2.1 Основные компоненты полимерных композиционных материалов и технология изготовления образцов.

2.1.1 Полимерные композиционные материалы на основе эпоксидных и фурано-эпоксидных смол.

2.1.2 Полимерные композиционные материалы на основе полиэфирных смол.

2.1.3 Полимерные композиционные материалы на основе фурано-вых смол.*.

2.2 Испытательное оборудование, размеры образцов.

2.2.1 Технические характеристики испытательной машины

ИП 5113-100:.

2.3 Методика проведения испытаний и математические методы планирования экспериментов.

2.4 Методика обработки экспериментальных данных при исследованиях статической долговечности.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПКМ.

3.1 Физико-химические и физико-механические исследования структур ПКМ.

3.2 Структурообразующие факторы ПКМ и их влияние на циклическую долговечность.

3.2.1 Влияние соотношения «полимер-наполнитель» (П/Н) на циклическую долговечность ПКМ.

3.3 Экспериментальные исследования циклической долговечности ПКМ.

3.3.1 Экспериментальные исследования циклической долговечности образцов, изготовленных в 1970-е годы.

3.3.2 Экспериментальные исследования циклической долговечности образцов, изготовленных в 1990-е годы.

3.3.3 Экспериментальные исследования циклической долговечности образцов, изготовленных в 2010 году.

3.3.4 Анализ результатов экспериментальных исследований.

3.4 Ускоренный метод прогнозирования циклической долговечности ПКМ.

3.4.1 Внутреннее трение.

3.4.2 Прогнозирование циклической долговечности на основе изучения коэффициента внутреннего трения ПКМ.

3.5 Выводы по третьей главе.

4 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ, ЦИКЛИЧЕСКОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ ПКМ.

4.1 Экспериментальные исследования статической долговечности

4.1.1 Статическая долговечность ПКМ, изготовленных в 1970-1990 годах.

4.2 Виброползучесть полимерных композиционных материалов.

4.3 Планирование экспериментов при исследованиях виброползучести ПКМ

4.3 1 Определение числа наблюдений.

4.3.2 Планирование эксперимента.'.

4.3.3 Прогнозирование циклической долговечности ПКМ по кривым виброползучести.

4.3.4 Математические модели для описания процесса вибропол зучести.

4.4 Влияние соотношения «полимер-наполнитель» (ПУН) на виброползучесть ШСМ.:.

4.5 Прогнозирование циклической долговечности ПКМ на основе кинетической теории прочности твердых тел.

4.6 Трещиностойкость полимерных композиционных материалов.

4.7 Выводы по четвертой главе.

5 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПКМ В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ.

5.1 Этапы реализации результатов исследований долговечности ПКМ.:.л. 129;

5.1.1 Объекты практической реализаций исследований.

5.1.2 Основные причины образования дефектов элементов конструкций транспортных сооружений.

5.1.3 Основные принципы безопасной эксплуатации транспортных сооружений.

5.2 Разработка рекомендаций по устройству защитньгх покрытий элементов конструкций проезжей части транспортных сооружений с применением ШСМ.

5.3 Результаты исследований циклической долговечности ПКМ:.

5.4 Нормирование параметров циклической долговечности.

5.4.1 Нормативные и расчетные сопротивления усталости исследуемых ПКМ.

5.5 Прогнозирование остаточного ресурса элементов конструкций с применением ПК M.

5.6 Технико-экономическое обоснование применения полимерных композиционных материалов в элементах конструкций транспортных сооружений.

5.7 Выводы по пятой главе.

Создание новых агрессивностойких и экономически эффективных строительных материалов, изделий и конструкций из них, обеспечивает высокий уровень индустриализации и снижает трудоемкость возведения зданий и сооружений. Развитие нефтехимического комплекса, сельскохозяйственного производства, машиностроения и транспорта требует новых строительных материалов, которые должны обеспечивать долговечность строительных конструкций, их коррозионную стойкость в агрессивных средах и эффективную работу при различных механических воздействиях.

Одним из таких материалов является полимербетон. Его свойства противостоять агрессии сред, достаточная прочность при использовании в несущих конструкциях, быстрое протекание процессов структурообразования и затухания ползучести по сравнению с цементным бетоном объясняет его широкое применение. Проявление высокоэластичности у полимербетона обеспечивает его меньшую жесткость и большую деформативность по сравнению с другими строительными материалами, что позволяет оказывать повышенное сопротивление динамическим нагрузкам. Полимербетон может быть использован в качестве материала для изготовления фундаментных блоков зданий и сооружений промышленного назначения, испытывающих динамические нагрузки, при производстве полов и лестничных маршей, работающих в таких же условиях, при изготовлении элементов консггрукций мостов и шпал. Сравнительно небольшое время процесса структурообразования полимербетона делает его хорошим материалом для проведения оперативного ремонта аэродромных покрытий и элементов конструкций мостов. Свойства полимербетонов хорошо гасить вибрации приводят к улучшению качества поверхности при ее обработке на металлорежущих станках с полимербетонными станинами, а также повышают стойкость режущего инструмента. Высокая теплоемкость и низкая теплопроводность полимербетонов почти исключают влияние колебаний температуры на точность обработки деталей в машиностроении. Эти материалы устойчивы к химическому воздействию масел, охлаждающих жидкостей, очистителей и они не требуют дополнительной защиты поверхности как бетон. Конструкции базовых деталей из полимербетонов отличаются простотой, они, как правило, не требуют ребер жесткости. В полимербетонных конструкциях просто выполняется прокладка кабелей и труб, благодаря заранее полученным полостям при их изготовлении. Заготовки из полимербетонов можно облег-, чить или увеличить их вес, используя различные добавки. Имеется ряд других преимуществ использования полимербетонов в строительстве, машиностроении и на транспорте. Необходимость учета циклических нагрузок в строительстве, при эксплуатации конструкций на заводах металлургической промышленности, мостов, шпал, применения полимербетонов в машиностроении, требуют более глубокого и всестороннего анализа их поведения в этих условиях. . Кроме того, более широкое применение полимерных композиционных материалов (далее ПКМ) сдерживается сложностью прогнозирования характеристик их напряженно-деформированного состояния при циклических видах нагружения. В настоящее время достаточно трудно прогнозировать долговечность полимерных композиционных материалов при статических видах загру-жения, а имеющиеся методы для материалов кристаллического строения и полимеров не всегда применимы к ним. При длительном действии циклических нагрузок изменение структуры полимерных композиционных материалов происходит за счет локального саморазогрева в вершинах растущих субмикро-трещин и связанные с этим изменения упругогистерезисных свойств материала. И если, такие процессы достаточно изучены для древесины — природного полимерного материала, то для искусственных конгломератов, какими являются полимерные композиты, эти вопросы нуждаются в тщательном изучении. В связи с этим, вопросы прогнозирования долговечности полимерных композиционных материалов (ПКМ) в условиях циклического нагружения является актуальной научной задачей.

Целью работы является разработка методов прогнозирования циклической долговечности ПКМ на основе полиэфирных, фурановых, фурано-эпоксидных связующих в эксплуатационном диапазоне напряжений.

Для этого необходимо в настоящих исследованиях решить следующие задачи:

- провести анализ методов прогнозирования статической и циклической долговечности ПКМ и оценить их эффективность;

- осуществить физико-химические и физико-механические исследования структур ПКМ на основе полимерных связующих ПН-609-21М, ФАМ, ФАЭ-ИС-30;

- изучить влияние структурообразующего фактора «полимер-наполнитель» (далее П/Н) на циклическую долговечность и виброползучесть ПКМ;

- провести экспериментальные исследования статической и циклической долговечности ПКМ;

- разработать ускоренный метод определения циклической долговечности ПКМ;

- уточнить методику прогнозирования циклической долговечности по деформациям виброползучести;

- разработать методику прогнозирования циклической долговечности ПКМ на основе кинетической теории прочности ЖурковаС.Н.;

- осуществить экспериментальные исследования трещиностойкости ПКМ;

- разработать технологический регламент по устройству трещиностой-ких гидроизоляционных покрытий железобетонных конструкций городских транспортных сооружений с использованием ПКМ;

- уточнить методику оценки остаточного ресурса элементов конструкций на основе ПКМ.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- выполнены комплексные физико-химические и физико-механические исследования ПКМ, в результате которых определена их структура, химический и минералогический состав и микротвердость фаз;

- методами усталостных испытаний установлены пределы выносливости полиэфирных полимербетонов ПН-1, ПН-609-21М, и установлены границы изменения циклической долговечности;

- разработан ускоренный метод определения предела выносливости ПКМ, основанный на определении уровня максимального напряжения цикла, при котором начинается процесс необратимых изменений в структуре материала, сопровождающийся изменением коэффициента внутреннего трения;

- получена аналитическая зависимость циклической долговечности ПКМ от структурообразующего фактора соотношения' «полимер-наполнитель»

ГШ);

- получены математические модели, описывающие процесс виброползу-чесги ПКМ, доказана возможность прогнозирования циклической долговечности по кривым деформаций виброползучести;

- доказана приемлемость кинетической теории прочности твердых тел для прогнозирования циклической долговечности ПКМ;

- методом механики разрушения получены полностью равновесные диаграммы деформирования образцов, на основе полимербетонов ПН-609-21М, ФАМ, ФАЭИС-30 и определены основные характеристики трещиностойкости;

- уточнена методика определения остаточного ресурса работоспособности элементов конструкций транспортных сооружений с применением ПКМ;

- разработан технологический регламент по устройству трещиностойких гидроизоляционных покрытий транспортных сооружений.

Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждены:

- использованием современных методов исследования и оборудования;

- корректностью поставленных задач, принятых решений, достаточным объемом исходных данных и результатов исследования;

- применением вероятностно-статистических методов обработки испытаний, а также удовлетворительным совпадением некоторых результатов с данными других авторов.

Практическая значимость и реализация результатов работы заключены в следующем:

- разработанные составы полимерных композиционных материалов использованы при проведении капитального ремонта Лебедянского путепровода через железнодорожные пути «Елец-Липецк-Грязи» в г. Липецке, а также в учебном процессе Липецкого государственного технического университета при подготовке инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» в виде практических и лабораторных занятий по дисциплинам: «Технология композиционных материалов», «Долговечность строительных материалов»;

- разработан технологический регламент по устройству трещиностойких (коррозионностойких) гидроизоляционных покрытий железобетонных конструкций городских транспортных сооружений на основе модифицированных фурановых смол: Липецк - 2011 г., и методические указания по прогнозированию остаточного ресурса надземных объектов металлургической промышленности: Липецк-2011 г.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на: 1-й международной научно-практической конференции «Оценка риска и безопасность строительных конструкций» Воронеж, 2006г.; на международных академических чтениях «Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения» Курск, 2009г.; на международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» Пенза,2006г.; на 2-ой научно-технической конференции «Развитие технических и экономико-социальных проблем развития строительного комплекса Волгоградской области. Наука, практика, образование», Волгоград, 2005г.; на международной и научно-практической конференции, посвященной 10-летию кафедры «Городское строительство и хозяйство» ВГАСУ «Концептуальные вопросы современного градостроительства», Воронеж, 2007г.; на конференции «Материаловедение и технология конструкционных материалов — важнейшие составляющие компетенции современного инженера. Проблема качества. Технология производства», Волгоград, Волжский, 2007г.; на международной научно-практической конференции «Малоэтажное строительство в рамках национального проекта — Доступное жилье гражданам России. Технологии и материалы, проблемы и перспективы развития в Волгоградской области», Волгоград, 2009г.; на научной конференции студентов и аспирантов ЛГТУ, Липецк, 2008г.; на областном научном семинаре «Школа молодых ученых по техническим наукам», Липецк, 2009г.; на 6-й международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: Теория и практика», Пенза, 2007г.; на научно-практической конференции, посвященной 50-летию ЛГТУ, Липецк, 2006г.; на 5-й международной конференции «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций, оснований и фундаментов», Волгоград,2009г.; на международном конгрессе «Наука и инновации в строительстве БШ-2008», Воронеж, 2008.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 12 статьях, в том числе три из них в рецензируемых научных журналах и изданиях

На защиту выносятся:

1. Результаты физико-химических и физико-механических исследований структур ПКМ на основе полимерных связующих ПН-609-21М, ФАМ, ФАЭ-ИС-30.

2. Аналитическая зависимость циклической долговечности и виброползучести от соотношения «полимер-наполнитель» (П/Н).

3. Экспериментальные исследования выносливости ПКМ и установление границ изменения долговечности ПКМ во времени.

4. Ускоренный метод определения циклической долговечности ПКМ.

5. Результаты экспериментальных исследований трещиностойкости ПКМ.

6. Методика прогнозирования циклической долговечности ПКМ на основе кинетической теории Журкова С.Н.

7. Методика определения остаточного ресурса элементов конструкций на основе ПКМ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и основных выводов. Она включает 180 страниц, из них 165 страниц основного текста, 31 таблицу, 62 иллюстрации, 115 наименований используемых источников и 4 приложения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Изучена структура полимерных композиционных материалов на основе фурановых, полиэфирных, фураново-эпоксидных полимерных связующих. Физико-механическими методами определена микротвердость фаз и установлены их границы: 1,40; 0,95; 1,5 ПТа.

2. Экспериментальными исследованиями установлено, что наиболее существенным структурообразующим фактором ПКМ, работающих в условиях циклического нагружения, является соотношение «полимер — наполнитель» (ПУН). При этом циклическая долговечность и величина деформаций виброползучести изменяются по такому же закону, что и при статическом нагруже-нии, достигая своего оптимума при 11/11=0,75.

3. Методом усталостных испытаний получены значения величины цик лической долговечности полиэфирных полимербетонов ПН-1, ПН-609-21М для образцов, изготовленных в разные периоды времени (1970-2010 г.г.). Отмечается снижение ее величины на 44,7 % за исследуемый временной период. При этом, наибольшее снижение циклической долговечности наблюдается для образцов, изготовленных в 1970-е годы (49,5 %), вызванное старением и деградацией структуры ПКМ.

4. Циклическая долговечность существенно зависит от коэффициента асимметрии цикла приложения нагрузок (р = ^ш!-). Так, за период (1970-2010 г.г.), при /9=0,1 ее величина снизилась на 53,2 %, при р=0,3 - 43,1%, при />=0,6 -37,5%.

5. Осуществлено прогнозирование циклической долговечности ПКМ ускоренным методом, основанным на изучении коэффициента внутреннего трения материала, и позволяющего определить предел выносливости ПКМ на любой базе испытаний, существенно сокращая сроки проведения испытаний.

6. С помощью кинетической концепции прочности твердых тел С.Н. Журкова исследованы закономерности разрушения ПКМ в заданных диапазонах напряжений и температур. Определены термофлуктуационные константы исследуемых ПКМ при статических нагружениях. Используя критерий Бейли, разработана методика оценки циклической долговечности ПКМ.

7. Разработана методика по определению циклической долговечности по кривым деформаций виброползучести. При этом, нагрузка, соответствующая пределу выносливости ПКМ, определялась по образцу с наибольшим загруже

I , нием, полностью прекратившим деформирование.

8. Получены аналитические зависимости, описывающие процесс виброползучести ПКМ, которые основаны на применении окрестностных математических моделей.

9. Методами механики разрушения получены равновесные диаграммы деформирования исследуемых ПКМ и определены основные характеристики трещиностойкости.

10. Получены статистически достоверные значения нормативных и расчетных сопротивлений усталости исследуемых ПКМ.

11. Разработан технологический регламент по устройству трещиностой-ких гидроизоляционных покрытий на основе фурано-эпоксидных композиций для элементов проезжей части транспортных сооружений.

12. Уточнена методика по определению остаточного ресурса работоспособности элементов конструкций мостов и путепроводов с применением исследуемых пьем.

13. Осуществлена практическая реализация результатов исследований при проведении работ по капитальному ремонту проезжей части Лебедянского путепровода через железнодорожные пути «Елец - Липецк - Грязи» в городе л

Липецке. Экономический эффект при этом составил 42,6 руб. на 1 м ремонтируемой поверхности мостового полотна.

1. Акчурин Т. К., Ушаков А. В. Теоретические и методические вопросы определения характеристик трещиностойкости бетона при статическом нагружении. Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2005. 407 с.

2. Армополимербетоны в транспортном строительстве/В. М. Соломатов и др.. М.: Транспорт, 1979. 231 с.

3. Ашкенази Е. К. Анизотропия механических свойств некоторых стеклопластиков. М.: Изд-во ПМТФ, 1969. 210 с.

4. БадулинР. В. Фурфуролацетоновый композиционный материал и его долговечность : автореф. дис. канд. техн. наук. Пенза, 2001. 23 с.

5. Баренблатт Г. И., Козырев Ю. И., Машнин Н. И. О виброползучести полимерных материалов //ПМТФ. 1965. № 5. С. 68-75.

6. Беленя Е. И, Балдин В. А., Ведерников Г. С. Металлические конструкции : учеб. для вузов. М: : Наука, 1986. 560 с.

7. Беляев В. Е. Основы теории расчета армополимербетонных конструкций с учетом^ их реологических свойств при повышенных температурах : учеб. пособие. Воронеж : Изд-во ВПИ, 1986. 80 с.

8. Берг О. Я. Физические основы прочности бетона и железобетона. М. : Госстройиздат, 1961. 56 с.

9. Блюмин С. Л., Шмырин А. М. Окрестностные системы. Липецк : ЛЭГИ, 2005. 120 с.

10. Ю.БогдановскийД. Л. Исследование диссипативных свойств полимербетонов : автореф. дис. . канд. техн. наук. Липецк, 1998. 140 с.

11. Бондарев Б. А. Сопротивляемость полимербетонных строительных элементов, армированных стеклопластиковой арматурой циклическим нагрузкам : автореф. дис. . канд. техн. наук. Воронеж, 1990. 26 с.

12. Бондарев Б. А. Шпалы из древесностекловолокнистых композиционных материалов для лесовозных железных дорог широкой и узкой колей : автореф. дис. д-ра техн. наук. Воронеж, 1996. 48 с.

13. Бухонов Ю. Н. Сопротивляемость и деформативность композиционного материала на основе древесины при изгибе : автореф. дис. . канд. техн. наук. Воронеж : ВГЛТА, 1998. 20 с.

14. Воронков А. Г. Эпоксидные растворы с повышенными эксплуатационными свойствами для ремонта и защиты строительных изделий и конструкций : автореф. дис. . канд. техн. наук. Тамбов, 2004. 201 с.

15. Выносливость композиционных материалов в конструкциях железнодорожных шпал / Б. А. Бондарев и др.. Липецк : ЛГТУ, 2002. 220 с.

16. Грасси Н. Химия процессов деструкции полимеров. М. : Иностр. лит., 1959. 263 с.

17. Долговечность композиционных материалов на основе отходов древесины в конструкциях специального назначения / Б. А. Бондарев и др.. Липецк : ЛГТУ, 2007. 200 с.

18. Древесностекловолокнистые композиционные шпалы / В. И. Кондращенко и др.. М. : Спутник, 2009. 301 с.

19. Елшин И. М. Полимербетоны в гидротехническом строительстве // Бетон и железобетон. 1984. № 8. С. 18-21.

20. Елшин И. М. Полимербетоны в гидротехническом строительстве. М. : Стройиздат, 1980. 192 с.

21. Ерофеев А. Н., Беляев В. Е., Книппенберг А. К. Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонных, полимербетонных и сталеполимербетонных конструкций на полиэфирных смолах ПН-1: отчет по науч.-исслед. работе. Липецк, 1970. 161 с.

22. Желтов П. К. Особенности структурообразования и деградации фурановых композитов : дис. . канд. техн. наук. Саратов : СГТУ, 1996. 163 с.

23. Журков С. Н. Кинетическая концепция прочности твердых тел // Вестн. АН СССР. 1968. № 3. С. 103-153.

24. Журков С. Н., Слуцкер А. И., Куксенко В. С. Проблемы прочности // Проблемы прочности. 1971. № 2. С. 45-50.

25. Заворницкий В. Н. Справочник по проектированию дорожных одежд. Киев : Будивельник, 1983. 104 с.

26. Зайцев Ю. В. Механика разрушений для строителей : моногр. М. : Высш. ж., 1991. 288 с.

27. Залан Л. М., Левченко П. Г. Старение полимербетона на основе мономера ФАМ // Строительные конструкции из полимерных материалов : сб. науч. тр. Воронеж : Изд-во ВИСИ, 2000. С. 64-67.

28. Зобов С. Ю. Древесностекловолокнистый композиционный материал с заданными свойствами для шпал различного назначения : автореф. дис. . канд. техн. наук. Воронеж : ВГУ, 1997. 23 с.

29. Иванов A.M., Левченко П.Г. Анализ циклического однозначного загружения с помощью структурной диаграммы материала // Сталеполимербетонные конструкции : тр. ВИСИ. Воронеж : ВГУ, 1970. Вып. 1. С. 45-53.

30. Иванов A.M. Ползучесть древесины : автореф. дис. . д-ра техн. наук. М., 1960.49 с.

31. Иванов А. М. Сталеполимербетонные конструкции. М. : Стройиздат, 1972. С. 37-57.

32. Иващенко Ю. Г., Желтов П. К., Соломатов В. И. Деградация фурановых композитов в воде // Проблемы прочности материалов и конструкций, взаимодействующих с агрессивными средами : межвуз. науч. сб. Саратов : СГТУ, 1993. С. 150-153.

33. Иващенко Ю. Г. Структурообразование, свойства и технология модифицированных фурановых композитов : автореф. дис. . д-ра техн. наук. Саратов, 1998. 32 с.

34. Инструкция по проектированию и зданий и сооружений из армополимербетона. М.: МДМ, 1985. 128 с.

35. Инструкция по проектированию и изготовлению баковой аппаратуры : ВСН-01-78. М. : МЦМ, 1979. 94 с.

36. Инструкция по технологии приготовления полимербетонов и изделий из них : СН-525-80. М. : Стройиздат, 1981. 27 с.

37. Кабанов В. А. Влияние температурно-влажностных воздействий на прочность и выносливость клееных деревянных балок : автореф. дис. . канд. техн. наук. JL, 1983. 24 с.

38. Кабанов В. А. Надежность элементов деревянных конструкций. Курск : КГТУ, 2003. 146 с.

39. Карпухин Н. С. Исследование выносливости железобетона // Строительные конструкции : тр. МИИТ(а). М. : МИИТ, 1959. Вып. 108. С. 44-54.

40. Карпухин О. Н. Определение срока службы полимерного материала как физико-химическая проблема//Успехи химии. 1980. Т. 49. С. 1523-1533.

41. Карташов Э. М., Цой Е., Шевелев В. В. Структурно-статистическая кинетика разрушения полимеров. М. : Химия, 2002. 734 с.

42. Карташов Э. М., Бартенев Г. М. Физика твердых тел // Механика полимеров. 1981. Т. 23, № 11. С. 3503-3506.

43. Кириллова Э. И. Старение и стабилизация термопластов. JI. : Химия, 1988. 240 с.

44. Киселева О. Н., Ярцев В. П. Физические основы работоспособности строительных материалов. Тамбов : ТГТУ, 2007. 236 с.

45. Комаров П. В. Эпоксидный полимербетон и его циклическая долговечность : автореф. дис. . канд. техн. наук. Волгоград, 2003. 152 с.

46. Комплексный подход к изучению формирования полимерного композита строительного назначения / А. Б Бондарев и др. // Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. 2009. Вып. 13 (32). С. 96-99.

47. Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и конструирования : учеб. пособие для вузов / под ред. В. А. Иванова. Киев : Вшца шк., 1981. 392 с.

48. Корнеев А. Д. Структурообразование, свойства и технологияполимербетонных композиционных материалов : автореф: дис. Д-ратехн. наук. Воронеж, 1995. 47 с.

49. КрасовскийГ. И. Планирование экспериментов. М.: МГУ, 1982. 210 е.

50. Левченко П. Г. Воздействие периодического загружения пластиков на примере фурфуролацетонового полимербетона // Третья межвузовская конференция по применению пластмасс в строительстве. Казань : Изд-во КПП, 1972. С. 45-52.

51. Левченко П. Г. Сопротивляемость конструкций из фурфурол-ацетонового сталеполимербетона однозначному пульсирующему загружению автореф. дис. канд. техн. наук. Воронеж, 1971. 20 с.

52. Леонтьев Н. Л. Техника статистических вычислений. М. : Лесная пром-ть, 1966. 249 с.

53. Лившиц Я. Д., Виноградский Д. Ю., Руденко Ю. Д. Автодорожные мосты (проезжая, часть). Киев : Будивельник, 1980. 159 с.

54. Лотц Н. С. Высоконаполненные эпоксидно-древесные композиты для повышения эксплуатационной стойкости строительных изделий : швтореф. дис. . канд. техн. наук. Воронеж, 2008. 21 с.

55. Майорова Л. С. Модифицирование мелкозернистых цементных бетонов минерально-полимерными отходами : автореф. дис. . канд. техн наук. Волгоград, 2007. 19 с.

56. Меднов А. Е. Исследование армополимербетонных элементов на действие многократно примененных нагрузок : дис. . канд. техн. наук. М., 1979. 209 с.

57. Методика прогнозирования выброползучести полимербего! то в с помощью математических моделей / Б. А. Бондарев и др. // ЗЗестн. центрального регионального отд-ния РААСН. Воронеж ; Тверь, 2007. С. 60-65.

58. Методические указания по прогнозированию остаточного ресурса надземных объектов металлургической промышленности / А. Б. Бондарев и др.. Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2010.40 с.

59. Набоков В. Ф. Исследование полимербетонных конструкций, армированных стеклопластиковой арматурой, на основе полиэфирной смолы НПС-609-21 М : дис. . канд. техн. наук. Воронеж, 1979. 231 с.

60. ОДН 218.017.-2003. Руководство по оценке транспортно-эксплуатационного состояния мостовых конструкций. М. : Транспорт, 2003^ 28 с.

61. ОкоповаР. М. Опыт ремонта бетонных и железобетонных облицовок мелиоративных систем полимерными материалами // Экспресс-информация ЦНТИ / Минводхоз СССР. 1976. Вып. 4. 3 с.

62. Патуроев В. В. Технология полимербетона. М.: Стройиздат, 1977. 236 с.

63. Планида В. Е., Огарков В. И. Определение предела пластического течения древесины методом релаксации // Записки ВСХИ. Воронеж : Изд-во ВСХИ, 1979. Вып. 2. С. 21-23.

64. Платонов А. П. Полимерные материалы в дорожном и аэродромном строительстве. М. : Транспорт, 1994. 152 с.

65. Поветкин С. В. Выносливость деревянных клеевых элементов при изгибе : автореф. дис. канд. техн. наук. Воронеж, 1988. 22 с.

66. Постников В. С. Внутреннее трение в металлах. М. : Машиностроение, 1974. 350 с.

67. Потапов Ю. Б., Соломатов В. И., Корнеев А. Д. Полиэфирные полимербетоны. Воронеж : Изд-во ВГУ, 1993. 171 с.

68. Потапова Л. Б., Ярцев В. П. Механика сопротивления материалов при сложном напряженном состоянии. Как прогнозируют предельные напряжения? : моногр. М.: Машиностроение, 2005. 244 с.

69. Предел пропорциональности композитных материалов и их циклическая долговечность / В. И. Харчевников и др. // Актуальные проблемы стр-ва и строит, индустрии. Тула: ТулГУ, 2002. С. 83-84.

70. Проект капитального ремонта Лебедянского путепровода ч/з железнодорожные пути «Елец — Липецк — Грязи» в Лебедянском направлении в г. Липецке : сметная документация / ООО ЛипецкНИЦ-стройпроект. Липецк, 2010. 30 с.

71. Прокофьев А. С. Диаграммы усталостных разрушений древесины // Облегченные конструкции из древесины^ фанеры и пластмасс : тр. ЛИСИ. Л.: Изд-во ЛИСИ, 1984. С. 42-46.

72. Прокофьев А. С., Кабанов В. А., Сморчков А. А. Проектирование строительных конструкций с учетом усталости: Тула1: Изд-во ТЛИ, 1988. 105 с.

73. Прокофьев А. С. Усталость древесины // Изв. вузов. Стр-во и архитектура. 1985. №2. С. 18-21.

74. Работнов Ю: Н: Механика деформируемого твердого тела. М. : Наука, 1988. 712 с.

75. Райнер К. Полимербетоны и области их применения в . ФРГ // Бетон и железобетон. 1983. № 4. С. 37-39.

76. Ратнер С. Б., Ярцев В. П. Прочность, долговечность и надежность конструкционных пластмасс // Общеотраслевые вопросы. М. : МИИТЭ ХИМ; 1983. 74 с.

77. Ратнер С. Б., Ярцев. В. П. Физическая механика пластмасс. Как прогнозируют работоспособность? М. : Химия, 1992. 320 с.

78. Рахимов Р. 3. . Основы теории долговечности строительных конструкционных материалов // Новые композиционные материалы в стр-ве : сб: тр. Саратов : СПИ, 1981. С. 24-26.

79. Рахимов Р. 3., Воскресенский В: А. Состояние и задачи исследований работоспособности полимерных композитов//Изв. вузов. Стр-во. 1976. № 10. С. 89-93.

80. Рахимов Р. 3. Элементы теории долговечности конструкционных композитных материалов // Повышение долговечности и надежности машин и приборов : сб. тез. докл. на Всесоюз. конф. Куйбышев : КПИ, 1981.321 с.

81. Регель В. Р., Журков С. Н. Кинетическая природа прочности твердых тел //Вестн. АН СССР. М., 1968. № 3. С. 18-28.

82. Регель В. Р., Слуцкер А. И., Томашевский Э. Е. Кинетическая прочность твердых тел. М.: Наука, 1977. 560 с.

83. Рекомендации по методам испытаний полимербетонов / НИИЖБ Госстрой СССР. М., 1986. 20 с.

84. Сашин М. А. Прогнозирование и повышение долговечности и длительной прочности древесины в строительных изделиях и конструкциях : автореф. дис. . канд. техн. наук. Воронеж, 2006. 22 с.

85. Синани А. Б., Степанов В. А. Механика композитных материалов // Физика твердого тела. 1981. № 1. С. 1486-1498.

86. Скоробогатов С. М. Основы теории катастроф для расчета крупноразмерных конструкций // Безопасность жизнедеятельности. 1993. № 10. С. 26-28.

87. Сморчков А. А. Выносливость и виброползучесть клееных деревянных балок : автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1982. 24 с.

88. Соломатов В. И. Полимерные композиционные материалы в строительстве. М.: Стройздат, 1988. 308 с.

89. СоломатовВ. И., Бобрышев А. И., Хамлер К. Г. Развитие полиструктурной теории композиционных строительных материалов // Изв. вузов. Стр-во. 1985. № 8. С. 58-64.

90. Соломатов В. И. Технология полимербетонных и армополимербетонных изделий. М.: Стройиздат, 1984. 150 с.

91. Старение и стабилизация полимеров / под ред. А. С. Кузьменко. М. : Химия, 1968. 320 с.

92. Стородубцева Т. Н. Композиционные материалы на основе древесины для железнодорожных шпал. Воронеж: Изд-во ВГУ, 2002. 216 с.

93. ТудрановичВ. С., Переверзев Е. С. Несущая способность и долговечность элементов конструкций. Киев : Наукова думка, 1981. 284 с.

94. Тулинов Б. М., Сурков В. В. Физико-химическая методика материалов // Механика полимеров. 1976. №2. С. 50-51.

95. УшаковА. В. Основные закономерности деформирования обычного и жаростойкого бетонов при нагреве : автореф. дис. . канд. техн. наук. Волгоград, 2006. 22 с.

96. Фойгт Н. И. Стабилизация синтетических полимеров. JI. : Химия, 1972. 540 с.

97. Хакен Г. Синергетика. М.: Мир, 1980. 404 с.

98. Харчевников В. И. Зависимость прочностных и упругих характеристик стекловолокнистого полимербетона от времени пребывания в воде // Исследования строит, конструкций с применением полимерных материалов : тр. ВИСИ. Воронеж: ВГУ, 1973. Вып. 1. С. 37-42.

99. Харчевников В. И. Основы структурообразования стекловолокнистых полимербетонов //Изв. вузов. Стр-во и архитектура. 1987. № 1. С. 62-66.

100. Харчевников В. И., Бондарев Б. А. Роль предела пропорциональности в комплексе свойств композиционных материалов // Строительство : сб. тр. Ростов н/Д: РГСУ, 2000. С. 77-79.

101. Харчевников В. И. Стеклопластполимербетонные конструкции // Исследования строит, конструкций с применением полимерных материалов : межвуз. сб. Воронеж : ВГУ, 1980. С. 40-42.

102. Хрулев В.М., Мапшин Н. А: Новые концепции в теории технологии композиционных древесно-полимерных материалов // Изв. вузов. Стр-во. 1999. №7. С. 61-64.

103. Хрулев В. М. Прогнозирование долговечности клеевых соединений. М. : Стройиздат, 1981.126 с.

104. Чебаненко А. И. Армополимербетонные строительные конструкцию. М.: Стройиздат, 1988 436 с. .

105. Чебаненко А. И. Основы теории* расчета армополимербетонных конструкций//Бетон и железобетон. 1984. № 8. С. 15-18.

106. Шевченко В. И. Применение методов механики разрушения для оценки трещиностойкости и долговечности бетона. Волгоград : ВолгПИ, 1988. 104 с.

107. Эммануэль Н. Н., Бузначенко A. JI. Некоторые проблемы химической физики старения и стабилизации полимеров // Успехи химии. 1979. Т. 482, Ч. 12. С. 2113-2163.

108. Эммануэль Н. Н., Бузначенко A. JI. Химическая физика старения и стабилизации полимеров. М.: Наука, 1982. 630 с.

109. Энциклопедия полимеров / под ред. В.А.Корчагина. М : Сов. энциклопедия, 1972. С. 754-764,

110. Яковлев В. М. Расчет полимербетонных конструкций на сжатие иtрастяжение с учетом температурно-временной аналогии. Липецк : Изд-во ЛГТУ, 1998. 150 с.

111. Ярцев В. П. Физико-технические основы работоспособности органических материалов в деталях и конструкциях : дис. . д-ра техн. наук. Воронеж, 1998. 350 с.

112. Brown D. Bridge deck deterioration some solutions to the problem // Modern Plastics. 1983. V. 34, № 10. P. 163-168.