ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
15 – 20 раз [1].
4. СТАРЕНИЕ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОД
ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ
В процессе эксплуатации строительные материалы подвергаются воздействию УФ-облучения, повышенных
температур, влаги и агрессивных сред. При длительном воздействии этих факторов происходит изменение структуры
материала и большинства его физико-механических характеристик, т.е. старение материала. Различают следующие виды
старения: фотостарение (под действием УФ-облучения), теплостарение (под действием повышенных температур),
физическое старение (от воздействия жидких агрессивных сред).
Старение пластмасс. Большинство полимеров, как уже отмечалось, обладают достаточно высокой стойкостью к
жидким агрессивным средам (водным, кислотным, щелочным). Однако при длительном воздействии различных
атмосферных факторов полимеры разрушаются. Этот процесс называется старением и сопровождается нарушением
структуры полимера, появлением трещин (поверхностных и в толще материала), помутнением поверхности и т.д. В
стеклопластиках наблюдается оголение наполнителя, нарушение его связи со связующим, вымывание. Старение
вызывает снижение механических характеристик материалов, что учитывается при расчёте строительных конструкций
соответствующими коэффициентами условий работ [68].
В эпоксидных полимерах при старении обычно протекают процессы двух типов: деструкция и сшивание
макромолекул. Процессы деструкции при старении классифицируют по характеру его воздействия на макромолекулу:
термическую, термоокислительную, механохимическую, радиационную, фотодеструкцую, хемодеструкцию и др. [69].
Старение битума – процесс медленного изменения состава и свойств материала, сопровождающийся повышением
его хрупкости и снижением гидрофобности.
Известно, что в процессе службы дорожных покрытий происходит старение битума вследствие сложных
структурных и химических превращений под влиянием воздействия на материал различных факторов. На тонкий слой
битума оказывают влияние кислород и температура воздуха, вода, состояние поверхности минерального материала.
Старение ускоряется под действием солнечного света.
По данным В.В. Михайлова и А.С. Колбановской, к изменению состава и свойств битума приводят следующие
процессы [70]:
1. Испарение масел, происходящее в поверхностном слое битума незначительной толщины и зависящее от
содержания в нём легколетучих компонентов, вязкости и температуры. При этом количество асфальтенов увеличивается.
2. Оксиполимеризация и частичная полимеризация компонентов битума главным образом на внешней поверхности
вяжущего, подвергающегося непосредственному воздействию света и ультрафиолетовых лучей. Полимеризация битума
связана с повышением его вязкости и прочности асфальтобетона. Однако увеличение вязкости битума делает покрытие
более хрупким, в результате увеличивается износ и уменьшается деформативная способность, что приводит к появлению
трещин в асфальтобетонных покрытиях.
3. Поликонденсация, происходящая под влиянием кислорода. Кислород воздуха вызывает нарушение структуры
битума и приводит к увеличению его молекулярной массы. Причём адсорбция битума возрастает, т.е. степень
прилипания битума к каменному материалу по мере старения асфальтобетона увеличивается. Битум от соприкосновения
с воздухом окисляется, а под лучами солнца эти окислительные процессы протекают более энергично в результате
нагревания покрытия и фотохимических реакций.
4. Под действием солнечной радиации в битуме образуется чрезмерно большое количество асфальтенов (придают
битуму твёрдость и теплоустойчивость), что вызывает разрушение битума.
Дёгти стареют быстрее, чем нефтяные битумы, что вызвано содержанием большого количества непредельных
углеводородов, которые подвергаются окислительной полимеризации при контакте с кислородом и водой, а также при
воздействии ультрафиолетовых лучей. Испарение масел и частичное вымывание водой фенолов ускоряет старение –
дёгтевые материалы становятся хрупкими и теряют водоотталкивающие свойства. Ускоренному старению способствует
также содержание в дёгтях нафталина [70].
Старение асфальтобетона. Б.И. Ладыгин установил, что в старом асфальтобетонном покрытии происходит
уменьшение пластичности и деформативности, особенно при отрицательных температурах [71]. Потеря необходимой
пластичности создаёт изменения в асфальтобетоне, приводит к значительным растягивающим напряжениям и
трещинообразованию. Такие свойства, как сдвигоустойчивость, вязкость, прочность, увеличиваются, так как в
асфальтобетоне с течением времени происходят изменения, связанные с влиянием атмосферных и транспортных
факторов, которые приводят к увеличению показателей прочности при температуре 20 и 50 °С, уменьшению
водонасыщенности, снижению эластичности и повышению хрупкости.
Водонасыщенность уменьшается из-за повышения плотности асфальтобетонных покрытий в первые годы
эксплуатации. Это связано с перераспределением частиц и продуктов износа в результате проезда транспортных средств.
Коэффициент водоустойчивости остаётся почти неизменным.
Основными причинами изменения свойств асфальтобетона во времени являются [71]:
1. Изменение свойств битума в составе асфальтобетона в процессе термоокислительной деструкции от воздействия
погодно-климатических факторов. Этот процесс интенсифицируется на границе контакта битума с каменным
материалом.
2. Наряду с изменениями свойств битума под действием транспортных нагрузок происходит дезинтеграция
минеральной части асфальтобетона, степень которой зависит от гранулометрического состава минеральной части и
может иметь затухающий во времени характер в связи с увеличением числа контактов между частицами и уменьшением
величины контактных напряжений.
3. Поскольку изменение структуры асфальтобетона в основном зависит от изменения свойств битума, установлено,
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 40
- 41
- 42
- 43
- 44
- …
- следующая ›
- последняя »
