kompozitais armuotos betoninės konstrukcijos - Vilniaus Gedimino ...

179
jama skaičiuotinį stiprį sumažinti: stiklo pluošto strypams – 20 %, aramido pluošto
strypams – 30 % ir anglies pluošto strypams – 55 % lyginant su pradiniu trumpalaikiu
stipriu.
Polimerinės armatūros stipris mažėja veikiant ilgalaikėms apkrovoms. Nagrinėjant
įtempių poveikį polimeriniams strypams galima išskirti keletą irimo etapų.
Pirmame etape veikiant ilgalaikėms apkrovoms susidaro įtempiai, dėl kurių aplink
pažeidimo vietą, polimerinėje armatūroje, suyra pavieniai pluoštai, matrica susilpnėja
ir dėl to sumažėja standumas. Antrajame etape pasireiškia irimas, matricoje atsiranda
plyšių, vystosi struktūros defektai, komponentai atsiklijuoja (angl. interfacial
debonding), kai kurie pluoštai suyra, dėl to sparčiai sumažėja standumas. Galiausiai
dėl įtempių (angl. stress rupture) koncentracijos strypo komponentai visiškai suyra
Toks suirimo procesas yra labai panašus į suirimą veikiant ciklinei apkrovai.
Statinio nuovargio suirimo mechanizmas nėra susijęs tik su įtempiais. Aplinkos
sąlygos gali pagreitinti šį procesą. Polimerinis stiklo pluošto strypas laikomas sausoje
aplinkoje, praėjus 100 metų išlaiko 70 % savo trumpalaikio tempiamojo stiprio, o
laikant drėgnoje aplinkoje išlieka tik 50 % trumpalaikio stiprio. Poveikis rūgštimis
ir šarmais gali lemti suirimą netgi esant žemesniems įtempiams. Atlikus pagreitinto
senėjimo eksperimentinius bandymus, gautos reikšmės ekstrapoliuojamos ir nustatomas
ilgalaikis polimerinio kompozito stipris. Pasak mokslininkų, kritiniai trapaus
suirimo įtempiai yra 0,3, 0,47 ir 0,91 nuo pradinio stiprio reikšmės atitinkamai stiklo,
aramido ir anglies pluošto polimerinei armatūrai po 50 metų.
Kalbant apie ciklinės apkrovos poveikį, pažeidimai polimerinėje armatūroje atsiranda
mikrostruktūriniu lygmeniu: pažeidžiama pluošto ir matricos sukibimo zona;
matricoje atsiranda mikropažeidimų; medžiaga susisluoksniuoja; prasideda pluošto
skilimas. Nuovargio elgsena kompozitinėje medžiagoje priklauso nuo polimero
pluošto išsidėstymo matricoje, temperatūros sąlygų, drėgmės bei įtempių ir apkrovimo
ciklų skaičiaus santykio (angl. stress vs. Number of cycles-to-failure).
Svarbu tai, kad nuovargis kompozitų naudojimo laikotarpiu priklauso nuo matricos
deformacijų ir kontakto tarp matricos ir pluošto parametrų (angl. inteerfacial
charakteristics), bet ne nuo pluošto stiprio. Matricos ir pluošto sąveikos charakteristikos
tampa dar svarbesnės, kai kompozitų skerspjūvis didėja.
Valkšnumas polimerinėje armatūroje priklauso nuo pluošto ir dervos tipų, pluošto
orientacijos, pluošto tūrio dalies ir eksploatavimo (temperatūros, apkrovimo)
sąlygų. Taip pat valkšnumui įtakos turi ir gamybos procesas, nuo kurio priklauso
mechaninės kompozito savybės. Matricos defektai gerokai padidina valkšniąsias deformacijas.
Įtempių relaksacija vyksta dėl dervų (polimerų) viskoelastiškumo, kuris pasireiškia
dėl polimerams būdingos molekulinės struktūros (ilgų molekulinių grandinių).
Kai kurios molekulės grandinėje, o kartais ir dalis grandinės persiskirsto veikiant
įtempiams, t. y. pasislenka kitų molekulių atžvilgiu. Šis efektas ypač intensyvėja pasiekus
agregatinės polimero būsenos kitimo ribą (T g
).