В работе представлен сравнительный анализ оценки трещиностойкости отделочных покрытий, полученных с использованием различных методов, широко используемых на практике.

В качестве объекта исследования в работе использовались ПВАЦ, полимеризвестковое и пентафталевое покрытие.

В ряде случаев оценку трещиностойкости отделочных покрытий производят по методике В.В. Шнейдеровой [11], суть которой заключается в моделировании процесса образования трещин в железобетонном элементе, при растяжении которого в бетоне под покрытием создаются трещины. За показатель трещиностойкости принимают ширину раскрытия трещины, предшествующей той, когда было замечено образование первого дефекта в покрытии над трещиной.

Результаты испытаний исследуемых образцов по методике В.В. Шнейдеровой представлены в табл. 1.

Таблица 1. Оценка трещиностойкости защитно-декоративных покрытий по методу В.В. Шнейдеровой

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что наибольшими пластическими свойствами обладает пентафталевая краска (ПФ-115), так как нарушение ее сплошности происходит при большей ширине раскрытия трещины в подложке, равной1,5 мм. Полимеризвестковое и ПВАЦ покрытия отличаются более хрупким характером разрушения. Аналогичные результаты были получены и при оценке трещиностойкости по предлагаемой нами методике.

Однако метод В.В. Шнейдеровой не позволяет количественно оценить параметры трещиностойкости защитно-декоративных покрытий, а значит отсутствует возможность прогнозирования стойкости покрытий к образованию трещин в процессе их эксплуатации.

В работе проведен сравнительный анализ результатов оценки трещиностойкости покрытий с использованием методики, основанной на испытании образцов на изгиб с предварительно созданной трещиной, и метода Виккерса [1, 3, 4].

По результатам неравновесных испытаний на трехточечный изгиб образцов типа I с начальным надрезом определяют коэффициент интенсивности напряжений  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; λ=a₀/b.

Рисунок 1 – Образец типа I

Для оценки трещинообразования отделочных покрытий по методу Виккерса (рис. 2) значение коэффициента интенсивности напряжений определяется по следующей формуле:

                            К_1с=0,028Нa^1/2(E/H)^0,5(С/a)^-1,5       

где Н – твердость по Виккерсу;

Е – модуль упругости;

С – полудлина радиальных трещин

а – полудлина диагонали отпечатка.

Рисунок 2 – Четырехгранная алмазная пирамида для определения твердости методом Виккерса

Установлено, что критические значения коэффициентов интенсивности напряжений, полученные с применением метода Виккерса имеют меньшие значения по сравнению с методом испытаний образцов с начальным надрезом. Так, например, для ПВАЦ покрытий критическое значение коэффициента интенсивности напряжений, полученное после испытаний образцов с начальным надрезом составляет =0,112 МН/м^3/2, а при испытании образцов с использованием метода Виккерса К₁=0,088 МН/м^3/2. Это может быть обусловлено тем, что толщина образцов с начальной трещиной во много раз превосходит 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. Применение оценки трещиностойкости покрытий с применением метода Виккерса позволяет исключить эти недостатки.

Анализ полученных результатов свидетельствует, что оценка трещиностойкости с применением метода Виккерса позволяет количественно оценить трещиностойкость защитно-декоративных покрытий.

Представляет практический интерес исследование поведения показателя трещиностойкости К₁ покрытий с помощью методов математической статистики. Это дает возможность оценить достоверность результатов, получаемых при использовании предлагаемого нами метода оценки трещиностойкости защитно-декоративных покрытий. С этой целью нами были рассчитаны средние значения показателей трещиностойкости покрытий из серии экспериментов, среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации.

Следует отметить, что при оценке трещиностойкости покрытий с использованием данной методики наблюдается небольшой разброс получаемых значений. Анализ экспериментальных данных, представленных на рис. 3-6, свидетельствует, что разброс значений коэффициентов интенсивности напряжений поливинилацетатцементных и полимеризвестковых покрытий как в процессе термостарения, так и после попеременного замораживания-оттаивания, не превышает 3-4%. Это характерно и для значений критического коэффициента интенсивности напряжений рассматриваемых покрытий. Так, например, для ПВАЦ покрытий коэффициент вариации для критического коэффициента интенсивности напряжений составляет ν=3,11%.

Рис.3. Изменение коэффициента интенсивности напряжений полимеризвесткового покрытия от действия попеременного замораживания-оттаивания.

Рис.4. Изменение коэффициента интенсивности напряжений ПВАЦ покрытия от действия попеременного замораживания-оттаивания

Рис.5. Изменение коэффициента интенсивности напряжений ПВАЦ покрытия в процессе термостарения.

Рис.6. Изменение коэффициента интенсивности напряжений полимеризвесткового покрытия в процессе термостарения.

Таким образом, оценку трещиностойкости покрытий с использованием метода Виккерса можно проводить как в лабораторных условиях, так и непосредственно на месте эксплуатации.  Кроме того, полученные данные свидетельствуют, что оценка трещиностойкости защитно-декоративных покрытий по предлагаемой методике позволяет получить объективные результаты при прогнозировании долговечности отделочных покрытий.