Удельный вес, плотность и удельный объем стекла

Удельным весом однородного вещества называется отношение его веса к весу равной ему по объему массы воды при 4°. Плотностью однородного вещества называется масса единицы его объема. Плотности различных веществ соответствуют их удельным весам.

Удельным объемом однородного вещества называется объем единицы массы этого вещества. Удельный объем представляет собой величину, обратную удельному весу, т. е.

Для определения плотности стекла пользуются нижеследующей формулой:

где: D – плотность стекла;

p1, p2, p3…pn – процентное содержание окислов;

d1, d2, d3…dn – плотность окислов в связанном состоянии.

Плотность стекол колеблется в пределах от 2,2 для легких боросиликатных кронов, до 6,5 для тяжелых флинтов. Плотность обычных натриево-известковых стекол составляет 2,5-2,6 г/см3.

Плотность стекла увеличивается с повышением давления при застывании, тогда как плотность кристаллических веществ от давления практически не зависит. Например, плотность В2О3 при застывании под давлением 5700 кг/см2 повышается на 5%. При нагревании она снова уменьшается, достигая нормальной величины при 250°. Качество отжига также влияет на величину плотности стекла. У отожженных стекол она выше, чем у закаленных. Плотность является одним из свойств, наиболее точно рассчитываемых методом аддитивности.

Величины плотностей стеклообразующих окислов приведены в табл.2

 

 

Таблица 2.

Плотность стеклообразующих окислов

Окислы	Плотность окисла в свободном состоянии	Плотность окисла в стекле
По Винкельману и Шотту	По Инглишу и Тернеру
SiO2	2,17	2,33	2,20
B2O3	1,46	1,90	-
P2O5	2,38	2,55	-
As2O5	4,09	4,10	-
Na2O	2,555	2,60	3,47
K2O	2,66	2,80	-
CaO	3,15	3,30	3,30
MgO	3,40	3,80	3,38
Al2O3	3,85	4,10	2,75
BaO	5,00	7,0	-
ZnO	5,65	5,90	-
PbO	9,32	9,60	-

 

Выводы:

 

 

Лабораторная работа № 8

РАСЧЕТ СОСТАВА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ФИБРОБЕТОНА

 

Цель работы:

1. Научиться рассчитывать состав фибробетона.

2. Определить основные свойства фибробетона и влияние фибры (от ее природы) на прочность.

Содержание работы.

Основы дисперсного армирования

Известно, что строительные материалы из минерального сырья (керамика, бетоны, растворы) имеют хрупкое разрушение. Еще с древних времен для устранения этого недостатка при производстве кирпича в смесь стали вводить солому, асбест, шерсть, т.е. дисперсные волокнистые наполнители. Это позволяет повысить прочность, замедлять трещинообразование, т.к. нагрузка через матрицу передается волокну, которое воспринимает растягивающие усилия.

Волокна в изделиях могут быть ориентированы линейно, в плоскости и в пространстве. Распределение волокон в материале может быть непрерывным и прерывистым. Дисперсно-армированные бетоны и изделия имеют прерывистое распределение. Усилия, воспринимаемые фиброй, иллюстрируются следующей схемой:

Критическая длина l_c=d×s_¦/2×t

где d - диаметр фибры; s_¦ - прочность фибры на растяжение; t - прочность контактной зоны на сдвиг.

Величина t в бетоне при использовании в качестве фибры стали составляет 4-11 МПа, стекла - 6-9 МПа, асбеста - 1-3 МПа.

Если длина фибры l £ l_c, то при разрушении композита происходит ее выдергивание. Если l > l_c, то после растрескивания матрицы фибра способна нести нагрузку. Для каждого вида фибры существует критическое объемное содержание в материале: сталь - 0,31%, стекло - 0,4%, полипропилен - 0,75, когда она начинает вносить вклад в прочность композита.

Механические свойства фибробетона

Модуль упругости и прочности фибробетона ориентировочно можно рассчитать по закону смеси:

E_c=Ф_j××E_f××V_f+E_m×V_m (9.1.)

s_c= Ф_j×s_f××V_f+s_m×V_m (9.2.)

где Ф_j учитывающий длину и диаметр фибры (» 1/6-1/2).

E, s, V - модуль упругости, прочность и объемное содержание, соответственно фибры (f) и матрицы (m).

Прочность композита повышается с увеличением l/d,l и V_f. (рис.9.2.)

Рис. 9.2. Зависимость прочности фибробетона на сжатие (а) и растяжение (б) от объемного содержания фибры: стальной (1); полиэтиленовой (2); полиамидной (3).

Сталефибробетон

Сталефибробетон (СФБ) - бетон, армированный стальной фиброй.

Стальная фибра может изготавливаться из проволоки, из листового проката. Она может быть линейной (прямой), волнистой, с отогнутыми концами.

Механические свойства СФБ зависят от длины фибры, l/d - отношения и объемного содержания фибры. Их оптимальные значения l» 4,5 мм; l/d=57-77; V_f=2-4%. Прочность СФБ можно ориентировочно определить из уравнения s_с=s_m(1+0,125×V_f, %).

СФБ хорошо сопротивляется динамическим нагрузкам, характеризуется вязким разрушением. С увеличением V_f и l/d сопротивление внешним нагрузкам возрастает. Степень повышения прочности композита s_с/s_m зависит от расстояния между волокнами (рис.9.4.).

К особенностям технологии СФБ относятся следующие:

1. При приготовлении СФБ смеси необходимо обеспечить равномерное распределение фибры.

2. СФБ смесь характеризуется большей жесткостью по сравнению с аналогичной смесью, но без фибры.