Стальное волокно
Cтраница 3
Относительно недавним новшеством во многих шахтах было использование торкрет-бетона, который является твердым веществом, распыляемым по поверхности скальной породы. Он может применяться непосредственно к скальной породе без другой формы поддержки, или может распыляться по сетке и скальным анкерам, формируя часть интегрированной системы поддержки. Для придания специфических свойств могут быть добавлены стальные волокна наряду с другими примесями. Существует два различных процесса торкретирования, названные сухим смешиванием и влажным смешиванием. Торкрет-бетон нашел ряд применений в шахтах, включая стабилизацию поверхностей скальной породы, которые бы иначе расползлись. При поверхностных разработках торкрет-бетон также успешно использовался для того, чтобы стабилизировать места обвалов из-за прогрессирующего расползания. Другие недавние новшества включают применение полиуретановых обсадных труб в подземных шахтах. [31]
При подаче электрической энергии высокая температура возникает из-за электрического сопротивления бетона, содержащего металлические частицы и стальные волокна, и может использоваться для борьбы с обледенением. Металлические опилки ( отходы металлообработки) и стальные волокна вводят в бетонную смесь, чтобы увеличить электропроводность при поддержании механической прочности бетона. [32]
Как композит из анизотропных элементов может быть изотропным на более высоком масштабном уровне, так и материал, составленный из изотропных компонентов, может быть и в большинстве случаев является анизотропным. Та же сталь в виде проволоки, помещенной в резиновую матрицу, образует материал, обладающий анизотропией свойств. Железобетонная балка является примером армированного анизотропного материала, а хаотически ориентированные короткие стальные волокна в бетоне на масштабном уровне, существенно большем по размеру длины волокна, представляют пример квазиизотропного материала. [33]
Как композит из анизотропных элементов может быть изотропным на более высоком масштабном уровне, так и материал, составленный из изотропных компонентов, может сбыть и в большинстве случаев является анизотропным. Та же сталь в виде проволоки, помещенной в резиновую матрицу, образует материал, обладающий анизотропией свойств. Железобетонная балка является примером армированного анизотропного материала, а хаотически ориентированные короткие стальные волокна в бетоне на масштабном уровне, существенно большем по размеру длины волокна, представляют пример квазиизотропного материала. [34]
Однако при усилении волокнами возникают проблемы, связанные с коррозией стекла или стали в результате взаимодействия с основными компонентами системы или газами проникающими из внешней среды. Действительно, в работаз [886, 230] обнаружен синергизм действия при усилении бетон; стальными волокнами [ около 2 % ( об.) ] и импрегнировании поли метилметакрилатом. Используя образцы бетонов с различно. [35]
 |
Механические характеристики композиций с алюминиевой матрицей, армированной стальными проволоками. [36] |
Композиции, упрочненные стальными проволоками, получают прокаткой между валками прокатного стана до компактного состояния. Прокатке подвергают сэндвич из алюминиевой фольги и волокон. Режим прокатки определяется температурой, направлением и степенью деформации. Температура разупрочнения стальных волокон определяет температуру прокатки композиции алюминий-сталь. Направление деформации при прокатке выбирают под некоторым углом к направлению армирующих волокон, с тем чтобы избежать обрыва волокон при деформации в ходе продольной прокатки и искривления волокон при поперечной прокатке. [37]
Многими исследователями было показано, что композиционные материалы с алюминиевой матрицей, упрочненной бором и стальной проволокой, имели лучшие свойства. Кристиан [20, 21] и Крейдер и др. [50] показали, что прочность композиционного материала в поперечном направлении значительно увеличивается при добавке небольших количеств проволоки. Кроме того, было показано, что введение стальных волокон в наружные слои композиционного материала упрощает обращение с материалом и улучшает его способность к формообразованию. Такая наружная оболочка из стального волокна с алюминием повышает также прочность соединений между панелями из композиционных материалов, полученных точечной сваркой. На рис. 38 показан предел прочности при растяжении композиционного материала волокно борсик диаметром 100 мкм - коррозионно-стойкая сталь - алюминий в зависимости от температуры испытания. Увеличилась до 1 1 % деформация до разрушения при поперечном растяжении, составляющая всего около 0 2 % для обычного материала волокно борсик диаметром 100 мкм - алюминий. Такое повышение свойств в поперечном направлении достигается без потери осевой ( параллельной направлению укладки борных волокон) прочности. [38]
Прочность является одним из наиболее важных механических свойств волокна. Она зависит как от длины молекулярных цепей и степени ориентации, так и от энергии связей между молекулами. Сильные первичные валентные связи и отсутствие слабых вторичных связей обусловливают прочность и хрупкость стеклянных и асбестовых волокон. При больших нагрузках стеклянные волокна обладают незначительным удлинением. Сопротивления вытяжке стеклянного и стального волокна, учитывая плотность, примерно одинаковы и в шесть раз превышают соответствующее значение для хлопка. Лен и фортизан обладают примерно одинаковым сопротивлением при растяжении, которое в три раза превышает соответствующее значение для хлопка или обычного вискозного шелка, в то время как шелк обладает высоким начальным сопротивлением растяжению. Для льна и фортизана характерны высокая степень ориентации макромолекул и высокая прочность. [39]
Многими исследователями было показано, что композиционные материалы с алюминиевой матрицей, упрочненной бором и стальной проволокой, имели лучшие свойства. Кристиан [20, 21] и Крейдер и др. [50] показали, что прочность композиционного материала в поперечном направлении значительно увеличивается при добавке небольших количеств проволоки. Кроме того, было показано, что введение стальных волокон в наружные слои композиционного материала упрощает обращение с материалом и улучшает его способность к формообразованию. Такая наружная оболочка из стального волокна с алюминием повышает также прочность соединений между панелями из композиционных материалов, полученных точечной сваркой. На рис. 38 показан предел прочности при растяжении композиционного материала волокно борсик диаметром 100 мкм - коррозионно-стойкая сталь - алюминий в зависимости от температуры испытания. Увеличилась до 1 1 % деформация до разрушения при поперечном растяжении, составляющая всего около 0 2 % для обычного материала волокно борсик диаметром 100 мкм - алюминий. Такое повышение свойств в поперечном направлении достигается без потери осевой ( параллельной направлению укладки борных волокон) прочности. [40]
 |
Химическая структура некоторых полимерных волокон [ TABLE ] Свойства различных армирующих волокон. [41] |
Макромолекулы в жесткоцепных полимерах при высокой температуре сами стремятся сориентироваться в одном направлении, поэтому при изготовлении волокон из этих материалов используют стадию термообработки. Полиэтиленовые волокна могут иметь очень высокие прочность и модуль упругости при самой низкой плотности. Однако они имеют и недостатки - низкие рабочие температуры ( до 100 С) и плохая адгезия к большинству полимерных матриц. В качестве армирующего наполнителя органопла-стиков применяют органические природные и синтетические волокна, нити, жгуты, ткани, трикотаж, холсты и др. Разработаны и применяются и другие волокна. Свойства различных волокон приведены в табл. 11.1, где для сравнения даны характеристики высокопрочного стального волокна. [42]
Страницы: 1 2 3