ЗАВИСИМОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЕНОПЛАСТОВ ОТ ИХ СТРУКТУРЫ

Несомненно, структурные элементы пенопластов в поле напряжений изменяют свое расположение, что может происходить либо с сохранением контактов между ними, либо с частичной (пли полной) потерей их. Это, по существу, и определяет соответствие пенопластов условиям эксплуатации их в контакте с бетоном. Схемы деформирования структуры указанных выше пенопластов и характера их изменения в процессе сдвига, согласно зависимости t=(s), показаны на рисунке.

При испытании полистирольных пенопластов типа ПСВ развитие упругих деформаций (до точка А этой зависимости) снизано с перемещением и Деформацией структурных элементов материала: вытягиванием пор и перегородок, перемещением наполнителя в направлении действия максимальных напряжений сдвига. Эластичность пенопласта на данном этапе еще не реализуется, а прочность соединительного слоя в области спекания гранул обеспечивается прочностью контакта между гранулами полистирола. Схематично структура пенопласта может быть представлена в виде четырехточечного контакта гранул. С увеличением напряжения (за точкой А) значительно возрастают деформации пенопласта в соответствии с постепенным изменением его структуры, которое достигает своего максимума в точке Б, отвечающей появлению в структуре локальных очагов разрушения.

Способность пенопласта к эластической деформации в этом случае обеспечивается эластичностью и прочностью контактных слоев в местах спекания гранул пенополистирола, причем трение, возникающее между гранулами при деформации и уплотнении пространственной структуры пенопласта, тормозит процесс его разрушения. Сила трения зависит от размера гранул и их взаимного расположения в объеме материала.

Структура элемента пенопласта, условно представленная в виде прямоугольника (четырехточечного контакта гранул до начала деформирования), затем уподобляется параллелограмму, вытянутому в направлении действия напряжения сдвига. За точкой В наблюдается значительный рост эластических и остаточных (пластических) деформаций, что происходит вследствие развития дефектов структуры под воздействием возрастающего напряжения и нарушения контакта между гранулами пенополистирола. при этом структура пенопласта уже может быть изображена в виде трехточечного контакта. В дальнейшем из-за развития локальных нарушений структуры материала остается двухточечный контакт, а затем происходит нарушение связи между отдельными гранулами пенополистирола и разрушение образца.

У наполненного полиуретанового пенопласта СПУ-1, у которого гранулы пенополиетирола окружены прослойками пористого пенополиуретана (поры связующего имеют частичную ориентацию по областям контакта с гранулами еще в период изготовления пенопласта), перестройка структуры в процессе деформирования я разрушения более сложна, так как деформативность материала реализуется в основном в результате изменения формы пор в прослойках пенополиуретана в областях действия напряжения сдвига. Развитие деформации при испытании образцов (до точки А зависимости т=(е)) происходит вследствие частичного проявления эластических свойств пенополиуретановых прослоек, поры которых вблизи поверхности гранул пенополиетирола уже незначительно деформированы. За точкой А частично ориентированные поры полиуретановых прослоек приобретают дополнительную ориентацию в направлении доминирующего напряжения (вплоть до точки Б). Это сопровождается появлением местных концентраций напряжений в толще прослоек пенополиуретана и локальным разрушением перегородок между порами со слиянием отдельных пор в полости. В результате уменьшается прочность системы в целом, однако контакт между гранулами пенополнетирола и связующим еще ие нарушен. при дальнейших испытаниях возрастает число участков с разрушенными стенками нор, особенно вблизи поверхности гранул ненополистирола, где деформация связующего особенно интенсивна. Это влечет за собой полное разрушение образца.

Как ясно из сказанного, предварительная ориентация пор пенополиуретана, возникшая в процессе его изготовления, отражается на работе материала в условиях сдвига и ускоряет процесс его разрушения (участок графика за точкой Б).

Анализ процесса деформирования пенопластов под воздействием напряжений сдвига позволил установить значения допустимых деформаций, при которых материал способен служить в данных условиях без разрушения. Предел этой деформации находится и точке В при наличии предельного напряжения сдвига и допустимой предельной деформации e,i для пенопластов типа ПСВ и в точке Б, характеризующейся критическим напряжением так и допустимой критической деформацией ек, Для пенопластов типа СПУ-1.

Результаты физико-механических испытаний пенопластов подтверждают взаимосвязь их макроструктуры и деформативности. Так, пенопласт ПСВ при испытании на сдвиг в нормальных температурно-влажностных условиях имеет относительную допустимую деформацию сдвига, рапную 7,2%, при коэффициенте равномерности структуры 0,71 (см. таблицу), в то время как пенопласт СПУ-1 в тех же условиях испытания имеет относительную допустимую деформацию сдвига, равную 2,8%, при коэффициенте равномерности структуры 0,53, т. е. с увеличением коэффициента равномерности структуры повышается способность упругоэластичных псиопластов к деформациям, что очень важно для нх работы в трехслойных панелях наружных стен.