Ghostscript wrapper for D:\BBB-ARCH\ARCHIWUM-lata-78-71\MTS74_t12z1_4\mts74_t12z4.pdf 422  R.  KAŁU ŻA 2.  Program  badań  oraz  wykonane  próbki Skł adniki  badan ego  tworzywa  dobieran o  w  nastę pują cych  iloś ciach  w  odn iesien iu do  100  czę ś ci  ż ywicy  («epidian  5»): —  utwardzacz  (trójetyloczteroamina —  TĘ C Z A) —  7,  8,  9,  10,  12,5,  15  i  10  n s, —  napeł niacz (cement portlan dzki  350) —  0,  50,  100,  150,  200  i  250  n s, —  plastyfikator  (ftalan  dwubutylu) —  0,  7,  15  i  24  n s,  gdzie  n s  oznacza  «n a  100 czę ś ci  ż ywicy». Łą cznie wykonano  168 róż nych kompozycji  tworzywa. Z  każ dej  kompozycji  wykon an o p o  6 próbek pasm owych  o gruboś ci  h  =   5  m m , szerokoś ci  40  m m  oraz  dł ugoś ci 300 m m . Przyję te  gruboś ci  próbek,  dochodzą ce  do  h  — 5  m m ,  odpowiadają   gruboś ci  m odeli konstrukcji  powł okowych.  P roces  utwardzan ia  tworzywa  pró bki  przebiega  wtedy  w  p o - dobnych  warun kach, ja k  proces  utwardzan ia  tworzywa  m odelu  (przede wszystkim  wystę - pują   podobn e  warun ki  termiczne). Badan ia  dla  okreś lenia  jedn orodn oś ci  tworzywa  przeprowadzon o  n a  p ró bkach  pas- mowych  o wymiarach  5 x 40 x 300 i  10 x 40 x 300 m m oraz n a beleczkach 20 x 40 x  300 m m . 3.  Technika badań oraz  metodyka opracowania wyników 3.1. Uwagi  wstę pne. Okreś lenie  zależ noś ci  naprę ż enie- ugię cie,  naprę ż enie- odkształ cenie oraz  wytrzymał oś ci  n a  zginanie  dla  badan ego  tworzywa  przeprowadzon o  n a  p ró bkac h pasmowych  poddan ych  czystemu  zginaniu,  skokowo  zwię kszanym  m om en tem  M  =   P t a (rys.  1). P om iar  ugię ć  prowadzon o  czujnikiem  m echanicznym  0,01, odkształ cen ia zaś  rejestro- wan o  tensometram i elektrooporowym i  RL- 20/ 120.  K aż dą   z  próbek  pasm owych  p o d d a n o \ Pi~riR, W- Rys.  1.  Schemat  obcią ż enia  próbki dwóm  cyklom  obcią ż enia  w  zakresie  1/3  n aprę ż eń niszczą cych,  rejestrują c  strzał kę   ugię cia oraz  odkształ cenia podł uż ne i  poprzeczne skrajnych  wł ókien strefy  ś ciskanej  i  rozcią ganej. Wstę pna  graficzna  analiza  zależ noś ci  naprę ż enie- ugię cie  oraz  naprę ż enie- odkształ ce- nie n asun ę ła przypuszczenie, że zależ noś ci t e dla wię kszoś ci badan ego tworzywa  są   lin iowe. Celem  zweryfikowania  tego  przypuszczenia  przeprowadzon o  statystyczną   analizę wyników,  otrzymanych  z  pom iarów,  okreś lając  dla  równ ań  zastę pczych  prostych  n astę - pują ce  param etry  wyznaczone  wedł ug  m etody  najmniejszych  kwadratów  [6,  7,  8,  9] : —  współ czynnik  regresji  n aprę ż en ia  wzglę dem  odkształ cen ia  lub  ugię cia  pró bki, —  współ czynnik  korelacji  n aprę ż en ia  wzglę dem  odkształ cen ia  i  ugię cia  p r ó bki  oraz —  odchylenie  stan dardowe  współ czynnika  regresji  n aprę ż en ia  wzglę dem  odkształ - cen ia  lu b  ugię cia  próbki. OCEN A  PRZYDATN OŚ CI  Ż YWICY  EPOKSYDOWEJ  423 P oziom  istotn oś ci  korelacji  liniowej1  zm ierzon ych  zależ noś ci  naprę ż enie- ugię cie i  naprę ż enie- odkształ cenie, okreś lono  przez  porówn an ie  obliczonego  dla  tych  zależ noś ci współ czynnika  korelacji  z  wartoś ciami  uję tymi  w  tablicy  korelacji  FISCH ERA  [7]. 3.2.  Okreś lenie  modułu  Younga  oraz  naprę ż eń niszczą cych.  M o d u ł   Youn ga  E  tworzywa  ok- reś lono  ze  zmierzonej  zależ noś ci  moment- ugię cie  oraz  naprę ż enie- odkształ cenie, uzyska- nej  dla  dwuwspornikowej  p ró bki  obcią ż onej  symetrycznie  sił ami  skupionymi  n a  koń cach wsporn ików  (rys.  1), wedł ug  wzorów  [6,  7,  10,  11]; di)  E- bMir  I ub  *- *• #• gdzie Mx  oznacza  m o m en t  wywoł any  sił ą  P t , b  —  współ czynnik  regresji  n aprę ż en ia  wzglę dem  ugię cia, /   —r o zp ię t o ść  przę sła  badan ej  pró bki, /   —m o m e n t  bezwł adnoś ci  przekroju  poprzeczn ego  próbki, b 0   —  współ czynnik  regresji  n aprę ż en ia  wzglę dem  odkształ cenia, W —wskaź nik  zgin an ia  przekroju  p ró bki. P rzedział   ufnoś ci  m o d u ł u  Yo u n ga  okreś lono  wedł ug  nastę pują cych  wzorów  [6, 7]: (3.2)  {b±7 S(b) )^ f-   lubf̂ gdzie  I  oznacza  bezwzglę dną  wartość  rozkł adu  t  przy  dan ych  stopniach  swobody  i  ż ą- dan ym  prawdopodobień stwie  wystą pienia  wartoś ci  E. N aprę ż en ia  niszczą ce  R zg   okreś lono  wedł ug  zależ noś ci  [10,  11] przy  • <- £• (3.3)  R la   = W oraz  przy  s  >  —- £- M Rzg  -   R e +E u le~- gdzie  M„   oznacza  m o m en t  niszczą cy, B  — wydł uż enie  jedn ostkowe  skrajnych  wł ókien  próbki, R e   —  gran ica  proporcjon aln oś ci  tworzywa  próbki, E u   —  m o du ł   um ocn ien ia  tworzywa. 3.3.  Okreś lenie  współ czynnika  Poissona.  Współ czynnik  P oisson a  wyznaczono  dla  każ dej pró bki  poddan ej  dwóm  cyklom  obcią ż enia  i  odcią ż enia  w  zakresie  do  1/3  R zg   (naprę ż eń niszczą cych). Współ czynniki  te  obliczon o  z  wyznaczonych  współ czynników  regresji  dla  zależ noś ci naprę ż enie- odkształ cenie,  okreś lon ej  dla  kierun ku  podł uż n ego  (wzdł uż  dł uż szego  boku 424  R-   KAŁU ŻA próbki)  i  poprzecznego,  oddzielnie  dla  strefy  ś ciskanej  i  rozcią ganej,  wedł ug  zależ noś ci (rys.  2) (3- 4)  " - - T  =   1 L> gdzie  fij  oznacza  wydł uż enie  jedn ostkowe  strefy  ś ciskanej  lub  rozcią ganej  w  kierun ku podł uż nym, s 2   —  wydł uż enie jedn ostkowe  strefy  ś ciskanej  lub  rozcią ganej  w  kierun ku  poprzecz- nym, b±   —współ czyn n ik  regresji  dla  zależ noś ci  ff- ^, b 2   —  współ czynnik  regresji  dla  zależ noś ci  a—e 2 . P rzedział   ufnoś ci  dla  wyznaczonych  współ czynników  P oisson a  okreś lono  wedł ug zależ noś ci gdzie  S( bl)   j(62)  oznacza  odchylenie  stan dardowe  dla  współ czynników  bt  i  b2. 3.4.  Okreś lenie współczynnika  dysypacji  0 energii sprę ż ystoś ci  przy statycznej pę tli histerezy.  Współ - czynnik  dysypacji  energii  sprę ż ystoś ci  dla  poszczególnych  cykli  obcią ż enie- odcią ż enie okreś lono  n a  podstawie  pomiarów  odkształ ceń  ze  wzoru (3.6)  0,   = , _ _ _ ) gdzie  AW i  oznacza  energię   sprę ż ystoś ci  utracon ą   w  / - tym  cyklu  obcią ż enie- odcią ż enie (pole  pę tli  /"- tej  histerezy), W i —  maksymalna  energia  sprę ż ystoś ci  próbki  w  / - tym  cyklu  obcią ż enie- odcią ż enie. Przyjmują c  naprę ż enie  za  zmienną   niezależ ną   a  odkształ cenie  za  zmienną   zależ ną, energię   sprę ż ystoś ci  utraconą   w  poszczególnym  cyklu  obcią ż enie- odcią ż enie  dla  kierun ku podł uż nego  próbki  AW U ,  moż na  przedstawić  w  postaci  [12] (3.7)  AW n =  j  F„(o)da, o gdzie  indeks  /  oznacza  kierunek  wzdł uż  dł uż szego  boku  próbki, ffw —  m aksym aln e  n aprę - ż enie  zginają ce  w  / - tym  cyklu  obcią ż enia  (rys.  2),  F,,(cr) —  róż n ica  funkcji  f lt   odcią ż enia i  / K  obcią ż enia  (rys.  2),  przedstawiają ca  «szerokoś ć»  pę tli  histerezy  dla  odkształ ceń  jed- nostkowych  w  kierunku  podł uż nym  próbki. U tratę   energii  sprę ż ystoś ci  w  kierun ku  poprzecznym  próbki  A  W pi   =  vA W u  przedsta- wiono  wedł ug  wzoru  (3.7)  zastę pując  funkcję   podcał kową   F a {a)  przez  funkcję   F pi (a), która  przedstawia  «szerokoś ć»  pę tli  histerezy  dla  odkształ ceń jedn ostkowych  w  kierun ku poprzecznym  próbki. OCEN A  PRZYDATNOŚ CI  Ż YWICY  EPOKSYDOWEJ 425 Wykresy  funkcji  F H (a)  i  F pi (a)  p o d an o  n a  rys.  2,  przy  czym  wyraż enia  Ae t   i  As„  «• =   vAei  oznaczają  «szerokoś ć»  pę tli  histerezy. Z nając  wartość  utracon ej  energii  sprę ż ystoś ci  A  W u   i  A W pi   dla  strefy  ś ciskanej  i  roz- cią ganej  tworzywa  próbki,  m oż na  obliczyć  wartość  współ czynnika  P oissona  również z  zależ noś ci (3 . 8 ) Rys  2.  Schematyczne  przedstawie- nie  pę tli  histerezy  oraz  funkcji  jej szerokoś ci  Ae  =  F(a) M aksym aln ą  oraz  utracon ą  energię  sprę ż ystoś ci  tworzywa  próbki  w  / - tym  cyklu  ob- cią ż enie- odcią ż enie  obliczon o  dla  każ dej  próbki  stosując  uproszczony  sposób  cał kowania, polegają cy  n a  sum owan iu  powierzchn i  trapezów. 4.  Wyniki  badań  oraz  ich  omówienie 4.1.  Uwagi  wstę pne.  C zysta  ż ywica  epoksydowa  «epidian  5»  utwardzon a  stechiometrycz- ną  iloś cią  am iny  alifatycznej  «TE C Z A»,  je st —ja k  wiadom o  —  w  tem peraturze  poko- jowej  (15- 25°C)  tworzywem  stosun kowo  kruch ym ,  o  duż ej  wytrzymał oś ci  n a  zginanie, ś ciskanie  i  rozcią ganie.  C harakteryzuje  się  p o n ad t o  stosun kowo  niedużą  wartoś cią  mo- duł u  Youn ga  (okoł o  35 000  kG / c m 2 )  oraz  stosun kowo  nieduż ym  wydł uż eniem  wzglę d- nym  przy  zniszczeniu  (okoł o  5%)  [13,  14]. Wprowadzen ie  d o  ż ywicy  epoksydowej  m in eraln ego  napeł niacza, przy  jednoczesnym zastosowan iu  zewnę trznej  plastyfikacji,  pozwala  n a  uzyskanie  tworzywa  o  wł asnoś ciach mechanicznych,  zmieniają cych  się  w  dość  znacznych  przedział ach.  N a  rys.  3- 6  przed- stawiono  wpł yw  utwardzacza  («TE C Z A»),  plastyfikatora  (ftalan  dwubutylu)  oraz  napeł - n iacza  (cement portlan dzki  350)  n a  wartoś ci  m oduł u  Youn ga  £  dla  badanego  tworzywa. N p .  m oduł   Youn ga  dla  utwardzon ego  tworzywa  zależ nie  od  stopn ia  uplastycznienia", n apeł n ien ia  i  utwardzen ia  przyjm ował   wartoś ci  od  5000  do  160 000  kG / cm 2.  N atom iast n aprę ż en ia  niszczą ce  R zg   w  zależ noś ci  od  skł adu  tworzywa  przyjmował y  wartoś ci  od 50  d o  1200  kG / c m 2 . 426  R .  KAŁU ŻA Wprowadzenie  do  ż ywicy  epoksydowej  «epidian  5»  n apeł n iacza  (cement  po rt lan d z- ki 350) wpł ywa n a poprawienie wł asnoś ci cieplnych utwardzon ego  tworzywa,  gdyż w  m iarę zwię kszania  iloś ci  napeł niacza  w  ż ywicy  epoksydowej  wzrasta  przewodnictwo  ciepln e utwardzonego  tworzywa,  przy  jednoczesnym  spadku  rozszerzalnoś ci  cieplnej  tego  tworzy- wa.  D odan ie do ż ywicy  epoksydowej  «epidian  5»  napeł niacza oraz plastyfikatora  m a  rów- nież  dodatn i  wpł yw  n a  wł asnoś ci  utwardzonego  tworzywa  z  tego  wzglę du,  że  d o d at ki  t e wywoł ują   spadek  stę ż enia  ż ywicy  i  utwardzacza,  co  wpł ywa  n a  przedł uż enie  czasu  ż elo- wania i czasu  ż ycia  kompozycji, jak  również  n a zmniejszenie  efektu  cieplnego reakcji  utwar- dzania. 4.2.  Wpływ  stopnia  utwardzenia, napełnieniu oraz  uplastycznienia  na  wartość  modułu  Younga  bada- nego tworzywa.  Badane  tworzywo  w  zależ noś ci  od  iloś ci  plastyfikatora  —  ftalan  dwu- butylu,  przy  zmiennych  iloś ciach  utwardzacza  —  «TE C Z A»  (7  do  20  n s)  oraz  n apeł - n ia c za — cement  portlan dzki  350  (0  do  250  ns),  charakteryzował o  się   nastę pują cymi skrajnymi  wartoś ciami  m oduł u  Youn ga  E  =   20 000  do  160  000  kG / c m 2  (przy  0  n s flatanu  dwubutylu),  E  =   18 000  do  80 000  kG / cm 2  (7  ns  ftalan u  dwubutylu),  E  =  5000 do  60 000  kG / cm 2  (15  n s  ftalanu  dwubutylu)  oraz  E  =   0  d o  40 000  kG / c m 2  (24  n s ftalanu  dwubutylu). N a  rys.  3- 6  przedstawiono  wpł yw  utwardzacza  «TE C Z A»  oraz  plastyfikatora,  «ftalan dwubutylu»,  n a wartość  m oduł u Youn ga  przy  dodan iu  do ż ywicy epoksydowej  «epidian 5» cementu portlandzkiego  350  w  iloś ci  0  ns  (rys.  3b), 50 n s  (rys.  3a),  100 n s  (rys.  4b),  150  n s (rys.  4a),  200  ns  (rys.  5)  i  250  n s  (rys.  6). U stalon o,  że  stopniują c  «ftalan  dwubutylu»  w  iloś ciach  od  7  do  20  n s,  m o ż na  przy stał ych  stopniach napeł nienia ż ywicy  epoksydowej  «epidian  5»  uzyskać  tworzywo  o  n astę - pują cych  wartoś ciach  m oduł u ^Youn ga: od  ok.  2000  do  40 000  kG / cm 2  przy  0  n s  cem entu  portlan dzkiego  350, od  ok.  2000  do  70 000  kG / cm 2  przy  50  n s  cem entu  portlan dzkiego  350, od  ok.  3000  do  80 000  kG / cm 2  przy  100  n s  cem en tu  portlan dzkiego  350, od  ok.  3000  do  100 000  kG / cm 2  przy  150  n s  cem entu  portlan dzkiego  350, od  ok.  5000  do  130 000  kG / cm 2  przy  200  ns  cem entu  portlan dzkiego  350, od  ok.  5000  do  160 000  kG / cm 2  przy  250  n s  cem entu  portlan dzkiego  350. Analizują c  wpł yw  utwardzacza  «TEC Z A»  n a  wartość  m o d u ł u  Youn ga  utwardzon ego tworzywa  należy  podkreś lić,  że  zbyt  m ał a  ilość  aminy,  w  wyniku  sł abego  usieciowania tworzywa,  wpł ywa  niekorzystnie  n a  wł asnoś ci  m echaniczn e  utwardzon ego  tworzywa, gdyż  w  bardzo  znacznym  stopn iu  zmniejsza  sztywność  otrzym an ego  tworzywa. Tworzywo  utwardzon e  utwardzaczem  w  iloś ci  0,6  do  0,9  iloś ci  stechiometrycznej jest  tworzywem  o  cechach mechanicznych zmiennych w  czasie.  D latego  też  p o d a n e  doln e granice  m oduł ów  Youn ga,  dla  badan ego  tworzywa,  wyznaczone  p o  upł ywie  21  dn i  od czasu  zmieszania  kompozycji  ż ywicy  epoksydowej  z  utwardzaczem ,  należy  t rakt o wać jako  wartoś ci  orientacyjne.  P rowadzon e  obecnie  badan ia  potwierdzają   dla  tego m ateriał u (utwardzacz  w  iloś ci  mniejszej  od  iloś ci  stechiometrycznej)  tendencje  wzrostowe  m o d u ł u Younga,  n aprę ż eń  niszczą cych,  ja k  również  zmniejszenia  się   odkształ caln oś ci  w  m iarę upł ywu  czasu.  N adm iar  aminy  («TEC Z A»)  w  czystej  ż ywicy,  ja k  również  n apeł n ion ej 3  3  J,  • ! • sfs i t a i l IS /  ""I ̂  sl  T *  /  ^n  i""  i  S © / I I v / l l \ " s § 8 t 1 A i l i i " S S ^ i S 1  ­  \ \ \  •*  J  I W  •'  5 * s ! \ \ \ \ "̂ I \ \ \ ~̂ °:i ŝ \  \  \ \  \ \ \  flia  o " ^ \ V W ' ^ V \ \ \ ' -a | | ~ ^  1 .  .  f  1  1  .  1  I  1  .  ^  " ^  | . , , L , . I . .  I . . . . I  _ J _ I .  1  ­  to  ^  1  I  * • L 8 8 8 ^ a r s s ? a * I 8 -s S • 8 .. '  kUl I l l l @fl ill § l | J ! l « ! J:?l 1  1 &  1 a ­ 3 \  \  ­  |  I  ­  5!li t V V V V ^ W . \ V ^ o c g #i ^ \ . \ \ \ -5 -Q W \ i.2ag yo  is  o  o  o­  t­­  CO  o p  w­  K  [C  O S ^ J  i,  i  i  i  i  r  i  r,  *~5f*  i  <  i  .i  i  i  fe|  I  S "jL ' 8 " 8 9 8 7 ~ S ? S n | g .g: ^ ©  v s fl B ' :  • • • • • •  • • :  :  '  i t  :  •  •  • '  • .  . . . . . . . [427J 428 R.  KAŁU ŻA 120 • mo ao 60 40 20 [ kG/ cm2] Utwardzacz  Tę cza i  i  i  i  i  t  i  „ 10  12 Rys.  5. Wpł yw  dodatku  0, 7,15  i 24  ns  ftalanu dwubutylu  na  wartoś ci  moduł u  Younga  dla tworzywa  o napeł nieniu  cementem  potrlandz- kim  w  iloś ci  200 ns bez  dodatku  plastyfikatora  (ftalanu  dwubutylu)  dział a n a  utwardzon e tworzywo  plastyfi- kują co  (rys.  3- 6).  N atom iast w ż ywicy  epoksydowej  plastyfikowanej  ftalanem  dwubutylu, n adm iar  aminy  przyspiesza  proces  utwardzan ia  ż ywicy,  podwyż szając  mię dzy  in n ym i wartość  m oduł u  Younga  (rys.  3- 6). Rys.  6. Wpływ dodatku 0,  7,15 i 24  ns  ftalanu dwubutylu  n a  wartoś ci  moduł u  Younga  dla tworzywa  o napeł nieniu  cementem portlandz- kim  w  iloś ci  250 ns 20  - Utwardzacz  Tę cza J i I 10 1Z 16 18 20 [ns] 4.3.  Wpływ  stopnia utwardzenia, napełnienia  oraz uplastycznienia  na wartość  naprę ż eń niszczą cych  ba- danego  tworzywa.  N aprę ż en ia niszczą ce przy  zginaniu  R zg   dla  badan ego  tworzywa  w  zależ- noś ci  od  stopnia  uplastycznienia,  napeł nienia i  utwardzen ia  przyjmował y  wartoś ci  od  20 do  1200  kG / cm 2.  N a  wielkość  naprę ż eń  niszczą cych  przy  zginaniu  dla  badan ego  two- rzywa  wpł ywają   przede  wszystkim  stopień  napeł n ienia, stopień  uplastycznienia  oraz  sto- pień  utwardzenia. O C E N A  P R Z YD AT N O Ś CI  Ż YWI CY  E P OKSYD OWEJ  429 N aprę ż en ia  niszczą ce  R Zll   dla  badan ego  tworzywa  w  zależ noś ci  od  stopnia  uplastycz- n ien ia  (0  do  24  n s  ftalanu  dwubutylu)  oraz  stopn ia  utwardzen ia  (7  do  20  n s  «TECZA»), okreś lono  n a  p o zio m ie: od  350  do  1200  kG / c m 2  przy  0  ns  cem entu  portlan dzkiego  350, od  150  do  840  kG / c m 2  przy  50  ns  cem en tu  portlan dzkiego  350, od  80  do  670  kG / c m 2  przy  100  ns  cem entu  portlan dzkiego  350, od  60  do  430  kG / c m 2  przy  150  ns  cem en tu  portlan dzkiego  350, od  110  do  420  kG / c m 2  przy  200  ns  cem entu  portlandzkiego  350, od  50  do  400  kG / c m 2  przy  250  ns  cem en tu  portlan dzkiego  350. Ogólnie  m oż na  stwierdzić,  że  wię kszemu  n apeł n ien iu  oraz  uplastycznieniu  ż ywicy epoksydowej  «epidian  5»  odpowiadają   mniejsze  wartoś ci  naprę ż eń  niszczą cych.  U twar- dzacz  «TEC Z A»  dodan y  do  ż ywicy  epoksydowej  «epidian  5»  w  iloś ci  mniejszej  od  ste- chiometrycznej  w  znacznym  stopn iu  obn iża  wartość  naprę ż eń  niszczą cych  R zg   utwardzo- nego  tworzywa.  Z jawisko  t o  należy  tł um aczyć  przede  wszystkim  sł abym  usieciowaniem tworzywa.  Tworzywo  utwardzon e  przy  tej  iloś ci  utwardzacza  charakteryzuje  się   pon adto tendencjam i  wzrostowymi  n aprę ż eń  niszczą cych  w  czasie.  Z  tego  wzglę du  podane dolne wartoś ci  n aprę ż eń  niszczą cych  R xg ,  uzyskan e  dla  badan ego  tworzywa,  po  upł ywie  21 dni od  czasu  zmieszania  kom pozycji  z  utwardzaczem ,  należy  traktować  jako  wartoś ci  orien- tacyjne. D odan ie  do  tworzywa  utwardzacza  «TE C Z A»  w  iloś ci  wię kszej  od  stechiometrycznej wpł ywa  zmniejszają co  n a  wartoś ci  n aprę ż eń  niszczą cych  R zg   dla  tworzywa  bez  dodatku ftalanu  dwubutylu.  N at o m iast  dodan ie  utwardzacza  «TEC Z A»  do  tworzywa  (plastyfi- kowan ego  ftalanem  dwubutylu)  w  iloś ci  wię kszej  od  stechiometrycznej, przyś piesza  proces utwardzan ia tego tworzywa,  podwyż szając  jedn ocześ n ie  wartoś ci  naprę ż eń niszczą cych  R zg . 4.4.  Wpływ  stopnia uplastycznienia,  napełnienia i  utwardzenia  na  odksztalcalność  badanego  tworzywa. D o d an y  do  ż ywicy  epoksydowej  «epidian  5»  lub  tworzywa  epoksydowo- cementowego ftalan  dwubutylu  wpł ywa  n a  wł asnoś ci  m ateriał owe utwardzon ego  tworzywa,  zwię kszając przede  wszystkim  jego  wł asnoś ci  odkształ cen iowe. N a  podstawie  przeprowadzon ych  pom iarów  odkształ ceń  m oż n a,  dla  badanego  two- rzywa  (utwardzon ego  u t wardzaczem  w  iloś ci  wię kszej lub równej  iloś ci  stechiometrycznej), ustalić zakres  liniowej  zależ noś ci  naprę ż enie- odkształ cenie do  okoł o  0,5  R zg .  D la  tworzywa utwardzon ego  utwardzaczem  w  iloś ci  mniejszej  od  stechiometrycznej  zakres  liniowej zależ noś ci  n aprę ż en ie- odkształ cen ie jest  znacznie  mniejszy  i  wynosi  od  ok.  0,0  R zg   (przy 6  ns  utwardzacza  «TE C Z A»)  do  koł o  0,3- 0,4  R zg   (przy  0,9  stechiometrycznej  iloś ci utwardzacza  «T E C Z A»). N a  rys.  7  i  8  przedstawion o  wpł yw  ftalanu  dwubutylu  oraz  utwardzacza  «TECZA» n a  wartość  współ czynników  dysypacji  energii  sprę ż ystoś ci  dla  badanego  tworzywa  o  na- peł nieniu  250  ns  cem en tem po rt lan dzkim 350.  Współ czynniki  te  dla  przebadanego  tworzy- wa  (przy  obcią ż eniu  d o  1/3  R zg )  przyjmował y  wartoś ci  zawarte  w  przedziale  od  0  do  0,9. N a  wartość  współ czynników  dysypacji  energii  sprę ż ystoś ci  wpł ywa  przede  wszystkim ilość  utwardzacza  oraz  ftalan u  dwubutylu  do dan a  do  ż ywicy  epoksydowej  «epidian  5». Z  przeprowadzon ych  badań  tworzywa  n a  próbkach  pasmowych  poddan ych  wpł ywom cyklicznie  zm iennych  obcią ż eń  wyn ika,  że  obcią ż enia  te  zasadniczo  nie  wpł ywają   na ill \   1  1   1   q' s  f L * 3 ^ \ l fl 1 • _£a £ • w «T i l 1 1 K M ^ ^ ż T /// / // ° 2 ~ 3 3 III  W  11 3 » J 8 g a ^ / > < » ^ f  - c  c^f  - a,  j o ,  I I  a | | " a  tf  -   s  ó ós'  -   K  aver  -   ^  dii  ^  u  S  ^f „  i  i  i  i  i  »  •   1  '  '  '  '  ^ I I I I I  ^ I I I I I  Ł ^ o  S ' R T ? CD  g-   g-   CD  §  g .  ca  §•   §~  o,  g .  g.  ^ l l ^ ^ . *iifi **»  r\   TO  |™ 3  Om  c js •  ̂ R  * t  ̂ ^^ ^  JSB  Js§  P ^ l i i i j  j " ^  §- $  vl- 's  '»!p  a:S'| - §gS /   ///   /!  o i s a s ' o l /   ///   //   2  °  & M  5- J3 J i n  I I I 1 0  I ' d  U ^ ' ^ ^ . ' C S B ^ I f f ' ®  m ~ ^  •   i n ®  H^"  • s ' f  • ! * • ! » / / /   x ^  / /   / /   a ra o,  O..S - »—1  L _ J  L _ J  1 —  —  J — I -   -   1  1  t i l  ,  1  i  i  i  1  i  i  1  ? « 8 | ^ * S  *  S  CD  §•   5-   &  ct,  $  3  m a s  f a l l s ' .-a • ill [4301 OCEN A  PRZYDATN OŚ CI Ż YWICY  EPOKSYDOWEJ 431 zmianę   moduł u Younga  dla  badanego  tworzywa.  Przykł adowy  wykres  zależ noś ci  a—s dla  próbki  wykonanej  z  tworzywa  o  napeł nieniu  250  ns,  utwardzonego utwardzaczem «TECZA»  w iloś ci  15 ns z dodatkiem ftalanu  dwubutylu  w iloś ci  15 ns, poddanej  10 cyk- lom  obcią ż enia- odcią ż ema  podano  na  rys.  9. 3456  7691Q 2,6  2,8  3,0   e [iff3] Rys.  9.  Wykres  a—e  dla  próbki  pasmowej'  poddanej  10 cyklom  obcią ż enia- odcią ż enia w zakresie do 2/ 3 naprę ż eń  niszczą cych a  , 150 100 50 [ kG/ crn2] f[ mm] 12 14 F/ mm] Rys.  10. Wykres  a — /   dla tworzywa  o napeł nieniu cementem  portlandzkim w  iloś ci  250  n s;  a) z do- datkiem 24 ns ftalanu  dwubutylu,  b) z dodatkiem 15  ns  ftalanu  dwubutylu 400 300 200 100 Z  4 lkG/ cm z ] -   b p i  t 8 2Ł i 10 i  t 12 F[mm] Q4  0,8  1,2.  1,6  2,0  2,4 F[ mm] R ys.  11. Wykres  a—/ dla  tworzywa  o napeł nieniu cementem  portlandzkim w  iloś ci  250  n s;  a)  z do- datkiem  7  ns  ftalanu  dwubutylu,  b)  bez  dodatku ftalanu  dwubutylu  ; 2  M ech an ika Teoretyczn a 0 "  • WO ?50 200 150 100 50 Z  A [ kG/ cm2] - b - Iff  a 6  8 < i , i 10  12  14 i  i  i  i  i  i • 76 F[ mm] > ° 8.  10 12 16 Rys.  12  Wykres  a—/ dla  tworzywa  o  napeł - nieniu cementem portlandzkim w iloś ci 200 n s; a)  z  dodatkiem  24  ns  ftalanu  dwubutylu,  b) z  dodatkiem  15  ns  ftalanu  dwubutylu F[ mm] Rys.  13. Wykres  a —/ d l a  tworzywa  o na- peł nieniu  cementem portlandzkim  w  iloś ci 200  n s;  a) z  dodatkiem  7  ns  ftalanu  dwu- butylu,  b)  bez  dodatku  ftalanu  dwubutylu a 400 300 W O 'tOO [kG/ crrf] -   a ^ n  i  i  i  i  i •   i  i  i  '  i  '  i  i - 30ff 100 ( \ [ kG/ cmz] '-   b , I 1,2 ~»  " 1   1 IS y, 1  1 ZO ,  i  , ^ i o n 5  ( 1  1  1 3,2 f[ mm] inSo  n 5 1  1  M 2,0 6,0 8,0 F[ mm] [432] OCEN A  PRZYDATNOŚ CI Ż YWICY  EPOKSYDOWEJ 433 P rzykł adowe wykresy  zależ noś ci  naprę ż enie- ugię cie uzyskan e  n a próbkach  wykonanych z  tworzywa  o  n apeł n ien iu 200  i  250  n s,  przy  róż nych  stopn iach  utwardzenia  i  uplastycz- n ien ia  przedstawion o  n a  rys.  10- 13. P rzeprowadzon e bad an ia  wykazał y,  że  współ czynnik P oisson a  dla  badanego  tworzywa posiada  wartoś ci  stał e  niezależ ne  od  poziom u  n aprę ż eń.  Współ czynnik  ten  dla  badanego tworzywa  w  zależ noś ci  od  skł adu  przyjmował   wartoś ci  od  0,26  d o  0,45.  Wpł yw  iloś ci utwardzacza  oraz  plastyfikatora  n a  wartość  współ czynnika  P oisson a  dla  tworzywa  na- peł n ion ego  cem entem  port lan dzkim  w  iloś ci  250  n s  przedstawion o  n a  rys.  14.  Z  prze- Rys.  14. Wpł yw  utwardzacza  i  plastyfikatora  na wartość  współ czynnika  Poissona  dla  tworzywa o  napeł nieniu  cementem  portlandzkim  w  iloś ci 250  ns prowadzon ych  bad ań  wyn ika,  że  n a  wartość  współ czynnika  P oissona  utwardzonego tworzywa  zasadn iczo wpł ywa  ilość  n apeł n iacza  oraz  plastyfikatora,  a  w  mniejszym  stopniu ilość  utwardzacza. N adm ien ić  należ y,  że  prowadzon e  bad an ia  tworzywa  poddan ego  wpł ywom  obcią ż eń dł ugotrwał ych  wykazują ,  że  tworzywo  o  n apeł n ien iu wię kszym  od  100  n s  przy  zastoso- wan iu  ftalanu  dwubutylu  w  iloś ci  mniejszej  od  15  n s,  m oż na  stosować  w  badan iach mo- delowych, jeż eli  d o  utwardzen ia  tego  tworzywa  zastosowan o  utwardzacz  «TECZA» w iloś ci wię kszej  lu b  równej  iloś ci  stechiom etryczn ej. U zyskan e  w  przeprowadzon ych  badan iach  wartoś ci  odchylenia  standardowego  s^ dla  współ czynników  regresji  b  zależ noś ci  naprę ż enie- ugię cie  oraz naprę ż enie- odkształ cenie zawarte  był y  w  przedziale  0,005b <  s b   <  0,02b. 5.  Wnioski  i  zakoń czenie Tworzywo  otrzym an e  poprzez  utwardzen ie  utwardzaczem  «TECZ A»  napeł nionej cementem  portlan dzkim  350,  zewnę trznie  plastyfikowanej  ftalanem  dwubutylu  ż ywicy epoksydowej  «epidian  5»,  charakteryzuje  się   róż n ymi  wł asnoś ciami  fizyczno- mechanicz- n ym i. Badan e  tworzywo  w  zależ noś ci  od  skł adu  (utwardzacz,  napeł niacz  i  plastyfikator) oraz  poziom u  obcią ż enia  zachowywał o  się  ja k  m ateriał  liniowo sprę ż ysty  (6 =   0), a gł ównie ja ko  m ateriał   sprę ż ysto- plastyczny  wzglę dnie  n awet  plastyczny  (0  — 1).  Okreś lone  w  wy- n iku  bad ań  współ czynniki  dysypacji  energii  sprę ż ystoś ci  dla  pasmowych  próbek  (wyko- n an ych  z  tworzywa  o  przyję tych  skł adach ),  poddan ych  cyklicznie  zmiennym  obcią ż eniom w  zakresie  do  1/3  R zg   przyjmował y  wartoś ci  zawarte  w  przedziale  od  0  do  0,9.  N ajniż sze wartoś ci  współ czynników  dysypacji  energii  sprę ż ystoś ci  otrzym an o dla próbek  pasmowych wykon an ych  z  tworzywa  otrzym an ego  przez  utwardzen ie  stechiometryczną   iloś cią   utwar- dzacza  «TE C Z A»  czystej  wzglę dnie  n apeł n ion ej  (bez  dodatku  ftalanu  dwubutylu)  ż ywicy 2 * 434  R.  KAŁU ŻA epoksydowej  «epidian  5».  P rzy  zastosowaniu  utwardzacza  «TE C Z A»  w  iloś ci  wię kszej lub  mniejszej  od  stechiometrycznej  do  utwardzen ia  czystej  wzglę dnie  n apeł n ion ej  ż ywicy epoksydowej  «epidian  5»  przy  jedn oczesn ym  zastosowan iu  plastyfikacji  zewnę trznej współ czynnik  ten  przyjmował   wię ksze  wartoś ci  i  zmieniał   się   od  okoł o  0,1  do  0,9. M oduł   Youn ga  dla  badan ego  tworzywa  w  zależ noś ci  od  stopn ia  uplastyczn ien ia, napeł nienia  i  utwardzen ia  przyjmował   wartoś ci  od  5000  d o  160 000  kG / c m 2 .  N at o m iast naprę ż enia niszczą ce R 2g   w zależ noś ci  od skł adu tworzywa  zmieniał y się   od 50 do  1200 kG / / cm 2.  Stwierdzony  w  wyniku  przeprowadzon ych  badań  wysoki  stosunek  wytrzymał oś ci n a  zginanie  R zg   do  m oduł u  Youn ga  E  dowodzi  duż ej  odkształ calnoś ci  tego  tworzywa. Badan e  tworzywo  w  zależ noś ci  od  przyję tych  proporcji  skł adn ików  wykazywał o  liniową zależ ność  a - s  praktycznie  w  zakresie  od  0,1  d o  0,5  i?Z fl.  M ateriał   «epoksydowo- cemento- wy»  wykazywał   liniową   zależ ność  naprę ż enie- odkształ cenie  w  zakresie  d o  0,3- 0,5  R zg , jeż eli  do jego utwardzenia  zastosowano  utwardzacz  w  iloś ci  wię kszej  od  10 n s.  Wyznaczo- ne  współ czynniki  korelacji  liniowej  dla  zależ noś ci  naprę ż enie- odkształ cenie  podł uż ne przy  o?  <  1/3  R zg ,  dla  próbek  wykonanych  z  tworzywa  utwardzon ego  utwardzaczem «TEC Z A»  w  iloś ci  wię kszej  od  10  ns,  zmieniał y  się   w  gran icach  od  0,9682  do  1,0.  D la wyznaczonych  zależ noś ci  naprę ż enie- odkształ cenie  podł uż ne  oraz  poprzeczn e,  próbek wykonanych  z  tworzywa  utwardzonego  utwardzaczem  «TE C Z A»  w  iloś ci  wię kszej  od 10  n s,  uzyskano  bardzo  wysokie  i  zbliż one  wartoś ci  współ czynników  korelacji  liniowej. Współ czynniki  te  w  zależ noś ci  od  skł adu  tworzywa,  uzyskan e  przy  obcią ż eniu  próbek pasmowych  do  1/3  R zg ,  przyjmował y  wartoś ci  od  0,9668  do  0,999.  T ak  wysokie  współ - czynniki  korelacji  liniowej  zależ noś ci  naprę ż enie- odkształ cenie podł uż ne  oraz n aprę ż en ie- odkształ cenie  poprzeczne  ś wiadczą   o  liniowej  zmiennoś ci  tych  zależ nych.  Stwierdzenie to  upoważ nia  do  wysunię cia  wniosku,  że  współ czynnik  P oisson a  badan ego  tworzywa  nie zależy  od  poziomu  naprę ż eń  i  posiada  wartość  stał ą .  Współ czyn n ik  ten  dla  badan ego tworzywa  w  zależ noś ci  od  skł adu  przyjmował   wartoś ci  od  0,26  do  0,45. P rzeprowadzone badan ia materiał owe modyfikowanej  ż ywicy  epoksydowej  «epidian  5» wykazał y  peł ną   przydatn ość  tego  tworzywa  do  wykonywania  m odeli obiektów przem ysł o- wych,  a  w  szczególnoś ci  do  konstrukcji  powł okowych,  poddan ych  badan io m bezpoś red- nim,  jeż eli  do  utwardzenia  tego  tworzywa  zastosowan o  utwardzacz  «TE C Z A»  w  iloś ci wię kszej  od  10  n s  i  plastyfikator  (ftalan  dwubutylu)  w  iloś ci  n ie  wię kszej  od  15  n s. Z a  moż liwoś cią   stosowania  tego  tworzywa  do  wykonywania  modeli  obiektów  prze- mysł owych  przemawiają   mię dzy  innym i  takie  cechy  mechaniczno- fizyczne,  stwierdzone w  czasie  przeprowadzon ych  badań , ja k :  jedn orodn oś ć,  izotropowoś ć,  niewysoki  m oduł Younga,  dość  duża  odkształ calnoś ć, stał a  wartość  współ czynnika  P oisson a  oraz  ł atwość formowania  dowolnych  kształ tów,  obrabian ia  i  ł ą czenia  poszczególnych  elem entów modelu  przy  zastosowaniu  tego  samego  tworzywa. N a  rys.  15  pokazan o  wykon an y  m odel  kom pletnej  ch ł odn i  kom inowej,  którego  p o - wł okę  o zmiennej gruboś ci  w  granicach od  1,5  do  5,0  m m oraz pierś cień i sł upki  o  ś rednicy 5  m m  wykonano  z  napeł nionej  plastyfikowanej  ż ywicy  epoksydowej  (cement  portlan dzki 350- 250  n s,  ftalan  dwubutylu  —1 5  n s,  utwardzacz  «TE C Z A»  —1 5  n s). P odkreś lić  należ y,  że  wł asnoś ci  fizyczno- mechaniczne  plastyfikowanego  tworzywa «epoksydowo- cementowego»  m oż na  dość  znacznie  regulować,  przy  czym  najlepsze  efekty daje  ł ą czne  zastosowanie  napeł niacza  i  plastyfikatora.  W  ten  sposób  m oż na  uzyskać  two- Szczegół ,,B" Rys.  15. M odel hiperboloidalnej  chł odni  kominowej; a) podstawowe  wymiary modelu, b) wykonany  model [ 4 3 5  J 436  R.  KAŁU ŻA rzywo,  które  bę dzie odpowiadać  wł asnoś ciami przyję tej  technologii wykonywania  m odelu, jak  również  w  pewnym  stopn iu  zoptym alizować  wł asnoś ci  m ateriał owe  utwardzon ego tworzywa. Literatura  cytowana  w  tekś cie  : 1.  L.  MU LLER,  T eoria  podobień stwa mechanicznego,  WN T, Warszawa  1961. 2.  E.  SZU LC,  Z  zagadnień  podobień stwa  modelowego  elementów  zbrojonych,  Arkady,  Warszawa  1963. 3.  O.  D Ą BROWSKI,  T.  KOLEN D OWICZ, Badania modelowe metodą  Begę sa ukł adów prę towych, cienkoś cien- nych, pł yt  i powł ok,  Prace  naukowe  Instytutu  Inż.  Lą d. P oi. Wróci., N r 7. Monografie 1, 1972. 4.  J.  D EN KIEWICZ, Analiza cech fizycznych tworzywa gipsowego jako  materiał u modelu do badań konstrukcji z  betonu, praca  doktorska, P oi. Ś lą ska  w  G liwicach, 1970. 5.  E.  SZYMAŃ SKI,  W pł yw wody na cechy techniczne tworzyw gipsowych,  Cement, Wapno, G ips, 7- 8 (1962). 6.  L. Z.  RUMSZYŃ SKI,  Matematyczne opracowanie wyników eksperymentu, tł um.  z j .  rosyjskiego,  WN T, Warszawa  1973.  : 7.  W.  VOLK,  Statystyka  stosowana  dla  inż ynierów, WN T, Warszawa  1965. 8.  N . W.  SMIRN OW,  I . W.  D U D IN - BARKOWSKI,  Kurs  rachunku prawdopodobień stwa  i statystyki  matema- tycznej  dla  zastosowań  technicznych,  PWN , Warszawa  1969. 9.  A.  STRZAŁKOWSKI,  A.  Ś LIŻ YŃ STCI,  Matematyczne  metody  opracowywania wyników pomiarów, P WN , Warszawa  1973. 10.  A.  JAKU BOWICZ,  Z. ORŁOŚ,  W ytrzymał oś ć materiał ów,  WN T, Warszawa 1973. 11.  Z .  BRZOSKA,  W ytrzymał oś ć materiał ów,  PWN , Warszawa  1972. 12.  J.  KLEPACZKO,  J.  LITOŃ SKI, Statyczna pę tla histerezy sprę ż ystej niektórych metali  wywoł ana  odkształ - ceniem  plastycznym, Rozprawy  Inż ynierskie, 4,  12 (1964). 13.  Z .  BROJER,  Z.  H E R TZ ,  P.  PEN CZAK,  Ż ywice  epoksydowe, WN T, Warszawa  1972. 14.  M .  IRZYK,  J.  POG ORZELSKI, E.  KU KLIŃ SKI,  T worzywa sztuczne  w  budownictwie, Arkady,  Warszawa 1968. P  e  3  K>  M e OLJEHKA  nPH rOflH OCTH   3nOKCH H ,H Oń  CMOJIŁI  SIIEWMAH   5  flJIfl MOflEJIHPOBAHHH   KOHCTPYKUHft B  pa6oTe  onpe«ejieH O  BjiHJiHHe  KOHHiecTBa  MHHepan&Horo  H anojtH H Tejra  (n opuiaH A  ueiwei- iT  350) 3 OTBepflHTejiH   (TpnOTHneHTeTpaiWHH) H  njiacTHd)HKaTopa  (flHSyTHJKpTaJiaT);,  flo6aBJiaeM Bix  K 3TK>KCH,HHOH CMOJie  (3nH flH aH   5) n a Tan n e  CBofierBa  K OM n ayiw,  KaK  oflHopoflHocTŁ,  MoflyjiŁ  l O n r a ,  K03d)d)HBiHeHT riyaccoH a,  npo^- raocTL  n a H 3rn 6,  a TaioKe  n a KpHByw  HanpHHni(H:eHTa  p a c c e a n n a  yn pyroft  sn eprH H   n p a  craTEraecKOH   n e r a e  rH CTepe3H ca. CocTaB  KoMnayiifla  n o ^ e a p a jic n  B cn eflyiom ax  cooTiiouieHHHX  (Ha  100 tjacTeft  CMOJIBI  S n u fln a n  5 ) : HanojiHHTejib  —  0,  50, 100, 1503 200, 250 ^acTeft, raracTH dpH Kaiop —  0,  7,  15.,  24 «. 3  OTBep«HTejiB  — 7, 8, 9,  10, 12,5, 15,  20 ^ . KoMnayHji;  HccjieflOBajiCH   Ha n n aH O^H tix  o6pa3ijax,  nop,BepraeMWx  iHCTOMy  H 3r«6y  n yreM   H an o- ciKflbift  H3 n JiaH on n aix  o6pa3i?OB  n ccjie- n pH   flsyx  nHKJiax  n arpy3Kn —pa3rpy3KH   B  n peflejiax  1/ 3  pa3pyniaiom(H X  H an psweH irii. fle<|)opM ai(H K  H3MepHJincb  c  noMomBio  TeHaojweTpH^ecianc  AaTHHKOB  P J I - 20/ 120,  a  n p o r a SBi  c  n o - cTpejioTOoro  uryn oBoro  HH^HKaTopa  c  iienoft  flejieH H H   0, 01  M M . H ccjieflyeM biń  MaTepnan  xapaKTepirayeTCH   pa3mwH biMH   (^HaHKO- MexaHiraecKHMH   cBoftcTBaMH. B  3aBHCHM0CTH   OT cociaBa  (HanoflHHTejib,  oTBepflHTejibj  raiacTH tpH KaTop)  H  OT ypoBH a  H arpy3KH  OH ce6ji  Kat<  JiH H eftH o- ynpyrH Hj  ynpyro- njiacTH 'jecKHH   (rjraBH tiM   o6pa3OM)  H JI H   flaH KfleriHH   KoiwnayHfla  OTBepflHTenb  T 3 T A  (TpHOTHJieiiTeTpaMHH.)  B  KOJnraecTBe  G ojiee,  lein 10  l a c r e i i  H  nJiacTHdpni