УДК 691.175.746

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ

Макарова Людмила Викторовна1, Тарасов Роман Викторович2, Калинина Вероника Андреевна3
1ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», к.т.н., доцент
2ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», к.т.н., доцент
3ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», студент

Аннотация
Растущая конкуренция на рынке отделочных материалов, повышающиеся требования потребителей требуют от производителей получение высококачественных окрашенных поверхностей. Применительно к защитно-декоративным покрытиям в настоящее время достаточно актуальной является проблема трещиностойкости. В работе проведен анализ существующих мето-дов оценки трещиностойкости отделочных материалов

Ключевые слова: защитно-декоративные покрытия, отделка, трещиностойкость


METHODS FOR ASSESSING FRACTURE TOUGHNESS OF PROTECTIVE AND DECORATIVE COATINGS

Makarova Ludmila Viktorovna1, Tarasov Roman Viktorovich2, Kalinina Veronica Andreevna3
1Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
2Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
3Penza State University of Architecture and Construction, student

Abstract
Increasing competition in the market of finishing materials, rising consumer demands require producers to obtain high-quality painted surfaces. With regard to the protective and decorative coatings currently quite topical issue is the fracture toughness. The analysis of existing evaluation methods using crack resistance decorative materials.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Макарова Л.В., Тарасов Р.В., Калинина В.А. Методы оценки трещиностойкости защитно-декоративных покрытий // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 4. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/04/51737 (дата обращения: 05.06.2017).

Качество защитно-декоративных покрытий наружных стен зданий в соответствии с нормативной литературой производится по показателям обобщенных оценок декоративных и защитных свойств. Усилия специалистов, работающих в лакокрасочной промышленности, направлены на совершенствование рецептуры красок, способствующие улучшению их реологических, технологических и физико-механических свойств [1…7].

Результаты обследования состояния окрашенных поверхностей фасадов зданий, позволяют сделать вывод, что одним из основных видов дефектов, оказывающие влияние на качество защитно-декоративных покрытий является трещинообразование.

Применительно к защитно-декоративным покрытиям, проблема трещиностойкости практически не разра­батывалась и не решена. Анализ литературных источников [8…10] свидетельствуют, что методы оценки трещиностойкости покрытий, существующие в настоящее время, носят условный характер и не позволяют количественно оценить параметры их трещиностойкости.

Так, в настоящее время оценку трещиностойкости защитно-декоративных покрытий производят по методике В.В. Шнейдеровой [11]. Суть метода заключается в моделировании процесса образования трещин в железобетонном элементе, при растяжении которого в бетоне под покрытием создаются трещины. Состояние покрытия над трещиной замеряемой ширины оценивают по его сплошности при 20-30-кратном увеличении через оптический прибор. За показатель трещиностойкости принимают ширину раскрытия трещины, предшествующей той, когда было замечено образование первого дефекта в покрытии над трещиной.

Однако данный метод не лишен недостатков, а именно, наряду с использованием достаточно сложного оборудования он не дает возможности прогнозировать стойкость покрытий к образованию трещин в процессе их эксплуатации.

Для оценки трещиностойкости конструкционных материалов в настоящее время применяют испытание на изгиб с предварительно созданной трещиной в качестве инициатора разрушения [12]. По результатам неравновесных механических испытаний на трехточечный изгиб образцов типа I с начальным надрезом (рис. 1) вычисляются основные силовые характеристики трещиностойкости. Начальные надрезы наносят при помощи режущего инструмента (фреза толщиной1 ммс алмазным покрытием режущей кромки) или при формировании образцов путем закладывания специальной стальной пластины.

Рисунок 1 – Образец типа I

По результатам неравновесных испытаний образцов определяют коэффициент интенсивности напряжений K*c  по следующей зависимости:

 

где F*c -нагрузка начала движения трещины; L0 -расстояние между опорами, равное 3,8b; b – высота образца; t -ширина образца; a0 – глубина надреза;

Применение данного метода при оценке трещиностойкости защитно-декоративных покрытий ограничено тем, что толщина образцов с начальной трещиной во много раз превосходят реальные размеры эксплуатируемых покрытий. Кроме того, метод оценки трещиностойкости, основанный на испытании образцов с начальным надрезом, не позволяет оценить степень влияния подложки на трещиностойкость защитно-декоративных покрытий.

При оценке трещиностойкости пластмассовых изделий и некоторых изделий из керамики применяют образцы типа «двойная консоль» (рис. 2) [13].

Рисунок 2 – Схема определения K1c на образцах типа «двойная консоль» с перемычкой постоянного сечения (а)

и переменного сечения (б)

 При этом образец имеет форму длинной призмы с двумя наружными пазами, расположенными вдоль призмы (рис. 2). Они служат как бы направляющими для развивающейся трещины. Кроме того, на одном из торцов призмы имеется надрез для инициирования развития трещины. Нагрузка прикладывается на одном из концов призмы в виде двух сосредо­точенных сил Р. Критический коэффициент интенсивности напряжений определяется по формуле:

где  Pc – критическое значение нагрузки; l – длина надреза; h-высота образца; b – ширина образца; W - ширина «перемычки».

Данная схема испытания наряду с тем, что не позволяет выявить степень влияния подложки на трещиностойкость покрытий, также требует применения достаточно сложных образцов.

Для оценки трещинообразования полимерных покрытий применение методики, основанной на соотношении между длиной трещины, отпечатком индентора Виккерса и вязкостью разрушения. Данная методика с успехом применяется для оценки трещиностойкости (К) керамики [15].

Интерес к данному методу обусловлен оперативностью получения результата, использованием несложного испытательного оборудования, простотой измерений. В этом методе значение коэффициента интенсивности напряжений К определяется по длине радиальных трещин, образующихся в хрупких материалах из углов отпечатка индентора Виккерса. Для получения полуэмпирической зависимости длины радиальных трещин от трещиностойкости и твердости применяется подход, предложенный А. Эвансом и Е. Чарлзом [15, 16].

Наиболее распространенное полуэмпирическое уравнение этого вида приведено ниже [1, 17, 18]:

К=0,028Нa1/2(E/H)0,5(С/a)-1,5       

где Н – твердость по Виккерсу;

Е – модуль упругости;

С – полудлина радиальных трещин

а – полудлина диагонали отпечатка.

         Метод прост и удобен, так как для его реализации требуется только отполировать поверхность образца и провести испытания на твердость. Причем, метод можно использовать на образцах малых размеров, которые невозможно испытать на трещиностойкость другими способами. Но при этом необходимо, чтобы размер отпечатка и длина радиальных трещин, по крайней мере, на порядок превышали размер зерна для поликристаллических материалов.

Результаты проведенных ранее исследовательских работ показывают, что большинство защитно-декоративных покрытий имеют хрупкий характер разрушения, что дает основание предложить данную методику для оценки трещиностойкости лакокрасочных покрытий [14…17].

Таким образом, решение задачи повышения качества защитно-декоративных покрытий требует использования современных методов оценки и прогнозирования трещиностойкости.


Библиографический список
  1. Макарова, Л.В. Повышение трещиностойкости защитно-декоративных покрытий наружных стен зданий [Текст] / Л.В. Макарова: канд. диссертация. –  ПГУАС, 2004.-153 с.
  2. Верхоланцев, В.В. Методы прогнозирования долговечности покрытий [Текст] /  В.В. Верхоланцев // Лакокрасочные материалы и их применение.-1985.-№4.-с. 49-53.
  3. Логанина, В.И. Повышение срока службы защитно-декоративных покрытий наружных стен: Дисс. …докт.техн.наук.: 05.23.05 [Текст] / В.И. Логанина.– Пенза, 1998. – 339 с.
  4. Логанина, В.И. Стойкость защитно-декоративных покрытий наружных стен зданий [Текст] / В.И. Логанина, Л.П. Орентлихер, Ю.А. Соколова.- М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 1999.-105 с.
  5. Орентлихер, Л.П. Защитно-декоративные покрытия бетонных и каменных стен [Текст]: Справочное пособие / Л.П. Орентлихер, В.И. Логанина – М.: Стройиздат, 1993. – 136 с.
  6. Логанина, В.И. О связи трещиностойкости лакокрасочных покрытий с качеством их внешнего вида [Текст] / В.И. Логанина, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации. – Апрель 2014. – № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/04/33836 (дата обращения: 22.04.2014).
  7. Батынова А.А. Повышение трещиностойкости отделочных покрытий [Текст] / А.А. Батынова, Л.В. Макарова, Р.В. Тарасов // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 7 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/07/36945 (дата обращения: 31.07.2014).
  8. Орентлихер, Л.П. Надёжность монолитности отделки фасадов зданий [Текст] / Л.П. Орентлихер, В.И. Логанина // Долговечность конструкций из автоклавных бетонов – VI республиканская конференция. – Таллин, 1987. – С. 56-61.
  9. Орешкин, Д.В. Проблемы трещиностойкости цементных материалов [Текст] / Д.В. Орешкин, Г.Н. Первушкин // Седьмые академические чтения РААСН.- Белгород.- С. 396-402.
  10. Макарова, Л.В. Анализ методов оценки трещиностойкости строительных композитов [Текст] / Л.В. Макарова, Р.В. Тарасов, В.А. Калинина // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/04/51703 (дата обращения: 12.04.2015).
  11. Шнейдерова, В.В. Антикоррозийные лакокрасочные покрытия [Текст] / В.В. Шнейдорова.– М.: Стройиздат., 1982. – 132 с.
  12. ГОСТ 29167-91. Бетоны. Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении.- Введ.1.07.92 М.: Изд-во стандартов, 1992.- 18 с.
  13. Зайцев, Ю.В. Механика разрушения для строителей [Текст] / Ю.В. Зайцев. -М.: Высшая школа.- 1991.-287 с.
  14. Дуб, С.Н. Особенности измерения трещиностойкости керамики методом индентирования [Текст] / С.Н. Дуб, А.Л. Майстренко, А.А. Исаков // Заводская лаборатория.-1993.-№4-С. 58-60.
  15. Evans A.G., Charles E.A. // J. Am. Ceram. Soc. -1976.-V.59.-№ 7-8.
  16. Lawn B.R., Evans A.G.,MarshallD.B. // J. Am. Ceram. Soc. -1980.-V.63.-№ 9-10.
  17. Логанина, В. И. К методике оценки трещиностойкости защитно-декоративных покрытий [Текст] / В.И. Логанина, Л.В. Макарова // Пластические массы.- 2003.- № 4.- С. 43-44.
  18. Логанина, В.И. Методика оценки стойкости защитно-декоративных покрытий цементных бетонов [Текст] / В.И. Логанина, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации. – Май 2014. – № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/05/34097 (дата обращения: 05.05.2014).


Все статьи автора «Макарова Людмила Викторовна»


© 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: