Это можно объяснить влиянием структуры пеностекла на его деформативную способность в области температур трансформации. Влияние толщины образца на его деформацию в области температуры размягчения стекла ранее изучалось А. П. Заком [309], который установил, что уменьшение диаметра образца (стекловолокна) резко снижает температуру, соответствующую одинаковой деформации более массивного образца. Этим можно также объяснить снижение Тн.д пеностекла по сравнению с исходным стеклом (табл. 24).

Коэффициент термического расширения пеностекла

Результаты исследования линейного расширения пеностекла указывают на близость термических свойств стекла и пеностекла, что не соответствует выводам И. И. Китайгородского с соавторами [310] о большом разбросе в значениях коэффициента термического расширения пеностекла без какой-либо закономерности и совпадает с выводами Т. Л. Ширкевич [267] о соответствии термических свойств исходного стекла и пеностекла.

Зависимость механической прочности пеностекла от температуры.

При определении термомеханических характеристик образцы пеностекла, предназначенные для испытаний на сжатие, помещались в трубчатую печь, обеспечивающую изотермию образца и передачу на него усилий сжатия. Испытуемые образцы (7*7*7 см) нагревались со скоростью 3 °С/мин и последующей выдержкой при температуре опыта в течение 20 мин. Для учета влияния объемной массы образцов на прочность пеностекла полученные результаты выражались в единицах эффективной (приведенной) прочности (Rпр), равной отношению прочности к объемной массе. Они показаны на рис. 5.17 в виде зависимости Rпр=f(t).

При испытании образцов пеностекла на изгиб рабочий орган машины МИИ-100 находился в печи с регулируемой температурой. После установки образцов размером 4*4*16 см печь разогревалась со скоростью 3 °С/мин до температуры опыта, которая поддерживалась на достигнутом уровне в течение 20 мин.

Полученные данные (рис. 5.17) позволяют сделать вывод о том, что прочность пеностекла с повышением температуры плавно уменьшается, не обнаруживая резких изменений в исследованном интервале температуры. Некоторое ускорение снижения прочности у пеностекла 2Н при температуре 500 °С связано, по-видимому, с приближением к области трансформации стекла.

Некоторое ускорение снижения прочности у пеностекла 2Н при температуре 500 °С связано, по-видимому, с приближением к области трансформации стекла

Влияние температуры на прочность хрупких материалов, как указывал А. Смекал [311], проявляется в ослаблении связей между атомами из-за тепловых колебаний, действующих во всей температурной области от абсолютного нуля до температуры деформации, а также в релаксации опасных напряжений вследствие вязкой текучести и поверхностной диффузии, приводящей к закруглению краев микротрещин и уменьшению концентрации напряжений у их вершин. Полученная нами зависимость прочности пеностекла от температуры соответствует аналогичной зависимости для ряда низкопрочных стекол, которая также во всем температурном интервале вплоть до характеризуется пологой кривой без каких-либо максимумов [312, 313]. Это объясняется тем, что разрывное напряжение стекла настолько мало, что уменьшение напряжений вблизи микротрещин проявляется очень слабо. У таких стекол обычно с ростом температуры падает прочность [313].

В изученном нами интервале температуры прочность пеностекла на сжатие всегда превышает прочность его на изгиб. Поэтому при расчетах, связанных с определением допустимых нагрузок (в том числе термических), необходимо учитывать значение прочности на изгиб.

Полученные нами результаты исследований показали, что прочность образцов пеностекла 6На (рис. 5.17, кривые 3, 4) выше, чем для пеностекла 2На (рис. 5.17, кривые 1,2), а снижение ее с ростом температуры соответственно меньшее, что можно объяснить уменьшением количества дефектов в разделительных стенках ячеек пеностекла 6На.

Упругие свойства пеностекла

Для пеностекла на газовой саже (6НС) эти показатели еще выше (рис. 5.17, кривые 5, 6), что связано с повышением качества его структуры.

Зависимость упругих характеристик пеностекла от температуры.

Знание упругих характеристик пеностекла представляет большой интерес как с точки зрения его применения, так и в отношении их влияния на термические свойства, учитываемые при разработке режимов отжига.

Упругое поведение всякого изотропного тела характеризуется модулем продольной упругости Е (модуль Юнга), модулем сдвига G и коэффициентом Пуассона μ. Из закона Гука для деформаций в упругой области следует, что величины Е и G показывают пропорциональность между напряжениями и деформацией при растяжении и сдвиге, а коэффициент μ характеризует изменение объема тела при деформации. Эти величины связаны между собой соотношением:

Упругое поведение всякого изотропного тела характеризуется модулем продольной упругости Е (модуль Юнга), модулем сдвига G и коэффициентом Пуассона μ

Сведения об упругих характеристиках пеностекла приводятся лишь в единичных работах, причем они противоречивы [138, 314]. Поэтому нами в ходе экспериментов было использовано несколько методов исследований (см. гл. II, параграф 3). Для определения упругих характеристик пеностекла при комнатной температуре была использована установка типа ИЧМК. Значения упругих свойств пеностекла при γ = 180 кг/м3 приведены в табл. 25. На рис. 5.18 показана зависимость Е=f(γ).

Близкие значения модуля упругости и коэффициента Пуассона были получены тензометрическим методом. Сходимость результатов определений подтверждает вывод Г. М. Бартенева [313] о том, что стекла в области до нижней температуры их отжига имеют хорошо выраженную упругость, поэтому результаты, полученные с использованием как статических, так и динамических методов, практически совпадают.

СТРАНИЦЫ: