УДК 699.8

ОЦЕНКА КИНЕТИКИ СТАРЕНИЯ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ С УЧЕТОМ УРОВНЯ НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ

Логанина Валентина Ивановна1, Куимова Елена Ивановна2
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Управление качеством и технология строительного производства»
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, доцент кафедры математики

Аннотация
Приведены сведения о кинетики старения защитно-декоративных покрытий наружных стен зданий в зависимости от их наследственных свойств ах защитно-декоративных покрытий наружных стен зданий.

Ключевые слова: лакокрасочные покрытия, прочность сцепления, старение, уровень накопления повреждений


EVALUATION OF AGING KINETICS OF PROTECTIVE AND DECORATIVE COATINGS GIVEN THE LEVEL OF DAMAGE ACCUMULATION

Loganina Valentina Ivanovna1, Kuimova Elena Ivanovna2
1Penza State University of Architecture and Construction, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of "Quality Control and construction technologies"
2Penza State University of Architecture and Construction, Associate Professor of Mathematics

Abstract
The information about the kinetics of aging protective and decorative coating of the outer walls of buildings according to their hereditary properties ah protective and decorative coatings exterior walls.

Keywords: adhesive strength, aging, coatings, level of damage accumulation


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Логанина В.И., Куимова Е.И. Оценка кинетики старения защитно-декоративных покрытий с учетом уровня накопления повреждений // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 5. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/05/34821 (дата обращения: 29.09.2017).

В соответствии со статистической теорией прочности твердых тел  зависимость прочности сцепления защитно-декоративных покрытий  от размеров площади контакта S выражается соотношением

R сц = c S-1/n                             (1)

где c и n – константы, учитывающие распределение напряжений и дефектов в покрытии.

При формировании адгезионного контакта покрытия с цементной подложкой в зоне контакта остаются поры, незаполненные в силу различных причин красочным составом[1-3] . Рассматривая защитно-декоративные покрытия как композиционный материал, состоящий из самого покрытия и контактной зоны, снижение прочности сцепления покрытий с ростом пористости цементной подложки можно выразить соотношением

Rф =Ro (1-P/0,84)d                  (2)

где Rф -прочность композита,  содержащего поры;

Ro     - прочность композита,  не содержащего поры

В процессе старения защитно-декоративных покрытий наружных стен зданий происходит необратимое изменение их защитных и декоративных свойств, при этом процессу  разрушения  покрытий  предшествует этап накопления повреждений различного масштаба- от разрыва отдельных химических связей, возникновения субмикро- и микроскопических трещин до образования магистральной трещины.  Однако, учитывая формулу (2), уже перед эксплуатацией покрытие обладает первоначальным уровнем накопления повреждений wо , которыйопределяется по формуле

wо   =(Rо – Rt )/Rо                            (3)

где Rt  - прочность композита в момент времени t.

В связи с вышеизложенным величина первоначального уровня накопления повреждений среди прочих факторов оказывает существенное влияние на изменение свойств покрытий в процессе эксплуатации.

Кинетика изменения свойств покрытий  определяется также и предисторией старения до данного момента времени t [4].  Исходя из этого, нами предложено при оценки кинетики старения покрытий учитывать наследственный фактор. Будем считать, что в данный момент времени t показатель качества U(t) представляет собой сумму двух слагаемых ,а именно

U(t)=V(t)+оòt V(t)K (t,t)dt      (4)

Первое слагаемое представляет собой мгновенную составляющую, второе слагаемое – унаследованную составляющую. Для учета предистории старения вводится функция забывания К (t,t), которая характеризует наследственные свойства материала и называется ядром наследственности. В выражении (4) функция V(t) характеризует  процесс изменения свойств покрытия без учета наследственного фактора.

Для оценки влияния первоначального уровня накопления повреждений на наследственную составляющую в модели старения покрытий (4) нами проделан следующий эксперимент. Были подготовлены цементные подложки, представляющие собой растворные образцы, характеризующиеся различной пористостью. Растворные образцы были открашены различными красочными составами, после отверждения которых образцы повергались увлажнению-высушиванию. В качестве критерия стойкости покрытий был принят показатель прочности сцепления Rсц, который определялся методом отрыва шайб. Результаты исследований приведены в табл.1

Таблица 1. Влияние поверхностной пористости подложки на прочность сцепления покрытий, МПа

Вид

 покрытия

Поверхностная пористость, %

Прочность сцепления покрытий, МПа

до испытаний после 50 циклов испытаний после 100 циклов испытаний
Вододиспер-сионный

ВД-ВА-17

1,9

2,7

3,4

5,9

2,2

1,9

1,79

1,7

1,9

1,72

1,27

1,1

1,75

1,4

1,03

0,8

Перхлорвиниловый ХВ-161

1,9

2,7

3,4

5,9

2,38

1,9

1,7

1,57

1,99

1,78

1,59

1,26

1,8

1,4

1,23

0,8

Анализ экспериментальных данных, приведенных в табл.2, свидетельствует, что с увеличением первоначального уровня накопления повреждений wо наблюдается более высокое значение функции, характеризующей влияние наследственного фактора. Так, спустя 150 циклов увлажнения-высушивания покрытия ХВ-161 уровень накопления повреждений составлял w=0,612, а значение функции К (t,t)=0,072 при первоначальном уровне накопления повреждений wо =0,4, в то же время при первоначальном уровне накопления повреждений wо =0,6 эти значения составляют соответственно

Таблица 2. Влияние предварительного уровня накопления повреждений на наследственные свойства покрытий в процессе старения

Циклы испытаний

0

25

50

75

100

125

150

Пористость подложки 1,9%

Уровень накопления повреждений w

0,33

0,4

0,352

0.429

0,377

0.46

0,403

0.494

0,422

0.531

0.432

0.57

0.462

0.612

 

Наследствен-ный фактор

0

0

0,005

0.008

0.012

0.018

0.02

0.029

0.028

0.042

0.038

0.056

0.049

0.072

 

Пористость подложки 2,7%

Уровень накопления повреждений w

0.4

0.5

0.433

0.529

0.47

0.559

0.509

0.592

0.552

0.626

0.599

0.663

0.649

0.701

 

Наследстен-ный фактор

0

0

0.01

0.009

0.021

0.02

0.034

0.032

0.049

0.045

0.066

0.06

0.084

0.075

 

Пористость подложки 3,4%

Уровень накопления повреждений w

0.46

0.55

0.509

0.582

0.563

0.617

0.622

0.654

0.688

0.693

0.759

0.734

0.837

0.777

 

Наследстен-ный фактор

0

0

0.015

0.011

0.034

0.024

0.055

0.039

0.079

0.054

0.106

0.07

0.137

0.088

 

Пористость подложки 5,9%

Уровень накопления повреждений w

0.48

0.6

0.531

0.63

0.589

0.663

0.654

0.698

0.725

0.735

0.804

0.773

0.89

0.814

 

Наследствен-ный фактор

0

0

0.016

0.011

0.037

0.024

0.061

0.039

0.09

0.055

0.123

0.072

0.16

0.09

 

Примечание. Над чертой приведены значения показателей для покрытия

ВД-ВА-17, под чертой – для покрытия ХВ-161.

w=0,814 и К (t,t)=0,09.  Для покрытий с большим  первоначальным уровнем накопления повреждений характерна большая скорость изменения функции К (t,t). Аналогичные закономерности характерны и для покрытия на основе краски ВД-ВА-17.

Таким образом, более значительное снижение прочности сцепления покрытий на подложке с показателем поверхностной пористости П=5,9% , равное 41-53  % в зависимости от вида покрытия, на наш взгляд, объясняется  существенным влиянием первоначального уровня накопления повреждений wо  и наследственного фактора на кинетику изменения свойств покрытий.

Зависимость между наследственным фактором К (t,t), первоначальным уровнем накопления повреждений wо и  уровнем накопления повреждений w имеет вид

w =wо exp (at)+a oòt(1-Сexp(-bt)(1-exp(-(t-t))wo exp(at)dt  (5)

Получены числовые значения коэффициентов a,b,C уравнения (5) в зависимости от пористости подложки и вида покрытия.

Таким образом, предлагаемый подход  к построению модели старения покрытий с позиции наследственности позволяет более реально прогнозировать срок службы защитно-декоративных покрытий.


Библиографический список
  1. Орентлихер Л.П.,Логанина В.И.Стойкость защитно-декоративных покрытий наружных стен зданий.-М.:АСВ,2001
  2. Логанина В.И., Федосеев А. А., Орентлихер Л.П., Применение статистических методов управления качеством строительных материалов: Монография – :Издательство Ассоциация строительных вузов, 2004г. – 104с.
  3. Орентлихер Л.П., Логанина В.И. Защитно-декоративные покрытия бетонных и каменных стен зданий. Справочное пособие. – М.: Стройиздат, 1992г.
  4. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. -М.:Наука,1988


Все статьи автора «Логанина Валентина Ивановна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: