Сравнительный анализ высокомодульных волокон для комбинированной композитной арматуры

Abstract

Интенсивное развитие исследований во многих научных центрах мира в области создания комбинированной (гибридной) композитной арматуры обусловлено тем обстоятельством, что высокая прочность и коррозионная стойкость стеклопластиковой и базальтопластиковой арматуры не позволяет в настоящее время массово использовать ее в строительных конструкциях вследствие значительно более низкого модуля упругости в сравнении с арматурой из стали. Введение высокомодульных волокон в комбинированную композитную арматуру требует обоснованного выбора конкретного вида волокон не только по ценовым и технологическим параметрам, но также с учетом возможных механизмов многостадийного процесса разрушения при испытаниях на разрыв. Предложена комплексная методика структурно-механического анализа механизмов разрушения комбинированной композитной арматуры, учитывающая вид высокомодульных волокон (хрупкие типа углеродных или пластичные типа стальных), степень наполнения, модули упругости и показатели прочностных свойств (предел прочности и предел текучести). Показана возможность и определены условия снижения прочности комбинированных углестеклопластиков в сравнении с исходными стеклопластикам, наряду с увеличением модуля упругости на первом этапе нагружения. На примере углеродных волокон ведущих мировых производителей, а также углеродных волокон производства Республики Беларусь произведена расчетная оценка теоретической прочности комбинированного композита с учетом характерных стадий диаграммы растяжения, обусловленных несовпадением свойств стеклянных (базальтовых) и высокомодульных (углеродные) волокон. Полученные результаты позволяют модернизировать методику прогнозной оценки прочности композитной строительной арматуры и могут быть использованы инженерно-техническими работниками предприятий-изготовителей и потребителей такой арматуры, а также в учебном процессе при подготовке инженерных кадров строительного профиля.