Устаткування і пристосування
Лабораторна робота 1
Визначення характеристик волоконних армуючих матеріалів
Мета роботи
Експериментально визначити лінійну густину, площу поперечного перерізу і границю міцності при розтягуванні волоконних армуючих матеріалів і порівняти отримані експериментальні значення з паспортними характеристиками цих матеріалів.
Короткі теоретичні відомості
Однією з основних структурних характеристик, по яких розрізняють різні види волоконних наповнювачів, є лінійна густина.
Лінійна густина волокна за кордоном вимірюється в денье - вага в грамах 900 метрів волокна, аналогічна вітчизняна характеристика вимірюється в тексах - вага в грамах 1000 метрів волокна.
Визначення лінійної густини виконується безпосереднім зважуванням на аналітичних терезах або за допомогою спеціальних торсіонних терезів відрізка армуючого наповнювача заданої довжини, наприклад, 90 см (денье) або 100 см (текси) з подальшим перерахунком на стандартну довжину.
Використовується також віброскопічний метод, заснований на вимірюванні резонансної частоти наповнювача при коливаннях під дією розтягуючого навантаження. Віброскоп використовується для тонких низькомодульних волокон з лінійною густиною менше 50 денье. За кордоном цей метод стандартизований.
Методика досліджень
Для визначення лінійної густини в тексах виконується вимірювання ваги армуючого наповнювача вибраної довжини і перерахунок на вагу одного кілометра.
Виходячи з середнього значення лінійної густини і густини матеріалу волокон, визначається площа поперечного перерізу наповнювача.
Міцність наповнювача і руйнівне зусилля, що приходиться на одиницю лінійної густини (Н/текс), визначаються за результатами випробувань на розрив. Для випробувань використовуються кільцеві зразки.
Досліджувані характеристики мають статистичний характер, тому точність отриманого результату залежить від кількості проведених випробувань.
Після обробки експериментально отриманої характеристики армуючого матеріалу вона порівнюється з паспортною характеристикою досліджуваних матеріалів і оцінюється збіжність експериментальних і паспортних даних.
Матеріали і зразки
Для проведення лабораторної роботи використовуються джгути (нитки) вуглецевих, органічних і скляних волокон.
Довідкові дані для розрахунку площі перетину джгутів (ниток):
- масова густина склониток (g) - 2,5 г/см3;
- масова густина органічних ниток (g) - 1,45 г/см3;
- масова густина вуглецевого джгута (g) - 1,73 г/см3. Довжина армуючого матеріалу вибирається, виходячи з рекомендацій, приведених в табл. 1.1.
Устаткування і пристосування
Зважування виконується на лабораторних аналітичних терезах з точністю до 0,0001 гр.
Розтягування армуючого наповнювача до розриву здійснюється на розривній машині з точністю ± 20 Н.
Схема пристосування для визначення зусилля розриву приведена на рис. 1.1.
Пристосування складається з двох кілець, встановлених на штирях пластин із заданою міжцентровою відстанню. Досліджуваний волоконний матеріал, обмотуючи кільця, закріплюють на пристосуванні. При випробуваннях кільця з матеріалом знімають з штирів і встановлюють в захвати випробувальної машини.
Підготовка зразка
Проведення випробувань
Рис. 1.1. Схема пристосування для визначення зусилля розриву волоконної арматури
Порядок виконання роботи
1. Вирізати відрізки досліджуваних джгутів (ниток) довжиною Li, вибраною відповідно до рекомендацій табл. 1.1, і звернути їх кільцями для розміщення на чашці аналітичних терезів. Кількість досліджуваних зразків – m³3.
2. Ознайомитися з роботою аналітичних терезів ЛАВ-200: установка, настройка, принцип вимірювання.
3. Визначити вагу вирізаних відрізків джгутів (ниток) (Mi) в грамах;
4. На поверхню кілець пристосування нанести антиадгезійннийшар у вигляді фторопластової плівки завтовшки 0,03-0,05 мм або фторопластову емульсію для виключення прилипання до них досліджуваного зразка.
5. Просочити джгут (нитки) клеєм ПВА і, видаливши надлишок клею, обмотати його навколо кілець, встановлених в пристосуванні. Закріпити джгут на кільцях, зв'язавши його в неробочій зоні.
6. Видалити один з штирів пристосування і навантажити зразок, приклавши до звільненого кільця зусилля розтягу 2-3 кг для вирівнювання волокон армуючого джгута. Підготовлений таким чином зразок висушити протягом 1 години при температурі 80 - 100 °С.
7. Після термообробки зразок разом з кільцями зняти з пристосування, закріпити в захватах розривної машини і навантажувати до розриву, визначивши зусилля розриву (РР).
8. Повторити п.п. 3 – 7 для інших видів досліджуваних матеріалів.
9. Всі дані і отримані результати занести в табл. 1.2.