УДК 691.175.746

ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕМПЕРАТУРНОГО ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ В СИСТЕМЕ «ПОКРЫТИЕ-ПОДЛОЖКА» НА РАСТРЕСКИВАНИЕ ПОКРЫТИЙ

Калинина Вероника Андреевна1, Макарова Людмила Викторовна2, Тарасов Роман Викторович3
1ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», студент
2ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», к.т.н., доцент
3ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», к.т.н., доцент

Аннотация
В работе представлены закономерности изменения напряженного состояния в результате комплексного воздействия внешних факторов в процессе эксплуатации отделочных покрытий.

Ключевые слова: внутренние напряжения, коэффициент температурного линейного расширения, отделочные покрытия, растрескивание


INFLUENCE OF TEMPERATURE COEFFICIENT OF LINEAR EXPANSION IN THE "COATING-SUBSTRATE" CRACKING COATINGS

Kalinina Veronica Andreevna1, Makarova Ludmila Viktorovna2, Tarasov Roman Viktorovich3
1Penza State University of Architecture and Construction, student
2Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
3Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Abstract
The paper presents the patterns of change in the state of stress in the combined effects of external factors in the operation of finishing coatings.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Калинина В.А., Макарова Л.В., Тарасов Р.В. Влияние коэффициентов температурного линейного расширения в системе «покрытие-подложка» на растрескивание покрытий // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 5. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/05/53084 (дата обращения: 29.09.2017).

Одним из наиболее распространенных видов разрушения отделочных покрытий цементных бетонов является растрескивание, основной причиной которого служит образование внутренних напряжений в результате усадки покрытий. Усадочные напряжения отделочных покрытий могут суммироваться с напряжениями, которые возникают при воздействии климатических факторов в процессе их эксплуатации, либо, наоборот, релаксировать [1…7]. Ввиду этого, для оценки монолитности отделочного слоя необходимо изучение напряженного состояния покрытий.

Расчет напряжений, возникающих в покрытиях, при изменении температуры, проводился по следующей формуле:

где α1 - термический коэффициент линейного  расширения ТКЛР покрытия, 1/град;

α2 - ТКЛР подложки, 1/град;

ΔT - разность температур, град;

Е – модуль упругости покрытия, МПа;

μ – коэффициент Пуассона.

В качестве подложек рассматривались материалы, характеризующиеся различным значением ТКЛР: тяжелый бетон, керамзитобетон, керамзитовый раствор, бетон на известняке. Значения ТКЛР для рассматриваемых материалов представлены в табл.1. Среднемесячную температуру воздуха принимали в соответствии с СНиП 23-01-99* «Строительные нормы и правила. Строительная климатология»  для условий г. Пензы [8]. В качестве объектов исследования в работе использовались ПВАЦ и полимеризвестковые покрытия.

На рис.1-3 представлены расчетные данные изменения напряжений в покрытиях в результате сезонных колебаний температуры воздуха. Напряжения представляют собой алгебраическую сумму термических напряжений σt и растягивающих напряжений, возникающих в покрытиях в процессе отверждения σo, т.е.

Напряжения, возникающие в покрытиях в процессе отверждения, фиксировались автоматическим измерителем деформаций АИД-4.

Таблица 1. Значения термических коэффициентов линейного расширения

№ п/п

Наименование материала

Значения ТКЛР·106, 1/град

1

ПВАЦ покрытие

8,43

2

Полимеризвестковое покрытие

3,47

3

Керамзитобетон состава (по объему) 1:1,5:1,5

6,6

4

Бетон на известняке

6,8

5

Керамзитовый раствор состава (по объему)1:2,5

8,1

6

Бетон тяжелый

10

 Анализ данных, приведенных на рисунке 1, свидетельствует о том, что покрытия ПВАЦ независимо от типа подложки в течение года воспринимают растягивающие температурные напряжения. Максимальные значения напряжений характерны для ПВАЦ покрытий на подложке из тяжелого бетона в ноябре-марте месяце, составляющие σ=(0,023-0,026) МПа. Однако, принимая во внимание, что растрескивание покрытий происходит когда внутренние растягивающие напряжения будут больше или равны когезионной прочности, трещинообразование ПВАЦ покрытия наблюдаться не будет, так как величина его когезионной прочности в этот период составляет R=0,45 МПа.

Рисунок 1 – Сезонные колебания температурных напряжений для ПВАЦ покрытий

Применение в качестве подложки керамзитового раствора приводит к снижению температурных напряжений, т.е. покрытие как бы «разгружается». Максимальные суммарные напряжения на подложке из керамзитового раствора составляют σ =0,007 МПа.

На рисунке 2 представлены расчетные данные изменения температурных напряжений в полимеризвестковых покрытиях в результате сезонных колебаний температуры воздуха. В виду того, что ТКЛР полимеризвесткового покрытия по сравнению с подложками имеет меньшее значение, напряжения, возникающие в покрытии при изменении температуры, будут растягивающими. Максимальная величина напряжений характерна для ноября-марта месяца независимо от типа подложки. Наибольшие значения напряжений наблюдаются для полимеризвестковых покрытий на подложке из тяжелого бетона. Суммарные напряжения составляют σ =(0,031-0,039) МПа.

На рисунке 3 представлена зависимость изменения внутренних напряжений от действия температуры в течение года для покрытий с учетом их влажности. Результаты исследований показывают, что увлажнение покрытий приводит к уменьшению значения ТКЛР. Так, для ПВАЦ покрытий при влажности 20% значение ТКЛР составляет 3,00×10-6 1/град, в то время как для сухого – 8,43×10-6 1/град. Результаты расчетов свидетельствует, что увлажнение покрытий приводит к значительному увеличению значений растягивающих температурных напряжений. Так, суммарные напряжения для ПВАЦ покрытий составляют σ=(0,045-0,056)МПа, а для полимеризвестковых покрытий σ=(0,042-0,055)МПа.

Анализ полученных результатов дает возможность предполагать, что вследствие разности термических коэффициентов линейного расширения покрытий и подложки и в результате комплексного воздействия внешних факторов в процессе эксплуатации вполне вероятно трещинообразование рассматриваемых защитно-декоративных покрытий. При этом максимальная величина напряжений, возникающих в покрытиях, будет наблюдаться при нанесении их на подложки из тяжелого бетона. Это необходимо учитывать при проектировании видов отделки фасадов зданий.


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. Логанина, В. И. К методике оценки трещиностойкости защитно-декоративных покрытий [Текст] / В.И. Логанина, Л.В. Макарова // Пластические массы.- 2003.- № 4.- С. 43-44.
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Логанина, В.И. Стойкость защитно-декоративных покрытий наружных стен зданий. / В.И. Логанина, Л.П. Орентлихер, Ю.А. Соколова.- М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 1999.-105 с.
  7. Северный, В.В. Кремнийорганические защитно-декоративные покрытия. / В.В. Северный, А.А. Зайцева, И.В. Тимофеева // Лакокрасочные материалы и их применение.-1973.-№6.-С. 37-38.
  8. СНИП 23-01-99* Строительные нормы и правила. Строительная климатология / Госстрой РФ.- М.: ГУПЦПП, 2000-57 с.


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: