Введение к работе
J 00*1
Актуальность работы. Одним из важнейших эксплуатационных параметров кровельных материалов является долговечность (потенциальный срок службы). Для многих битумных материалов она, как правило, невысокая (порядка 10... 15 лет). Уже через несколько лет эксплуатации мягкая битумная кровля начинает протекать. Разрушение происходит путем механических повреждений в процессе монтажа и эксплуатации, а также в результате старения при воздействии окружающей среды.
Основными эксплуатационными параметрами, определяющими долговечность любого конструкционного материала являются нагрузка и температура. Кроме того, в течение всего срока эксплуатации большинство строительных материалов, включая и кровельные, подвергаются воздействию агрессивных факторов внешней среды (активные жидкости, УФ-облучение), что значительно снижает их долговечность.
Влияние температуры и силового воздействия на долговечность битумных кровельных композитов можно учесть с позиций термоактиваци-онной (кинетической) концепции разрушения и деформирования.
Актуальность данной работы обусловлена необходимостью разработки надежного и простого метода прогнозирования долговечности битумных кровельных материалов, основанного на изучении закономерностей их разрушения и деформирования в широком эксплуатационном диапазоне нагрузок и температур с учетом дополнительного воздействия климатических и активных физико-химических факторов.
Целью работы является разработка методики прогнозирования долговечности (потенциального срока службы) битумно-полимерных кровельных композитов в эксплуатационном диапазоне напряжений и температур с учетом дополнительных неблагоприятных воздействий внешней среды.
Исходя из этого, в работе поставлены следующие задачи:
исследование закономерностей разрушения и деформирования битумно-полимерных кровельных материалов на различной основе в заданном интервале напряжений и температур при различных видах на-гружения;
выявление аналитических зависимостей для расчета физических и эмпирических констант материалов, определяющих их долговечность (время до разрушения или заданной величины деформации);
выявление графоаналитических зависимостей для определения предельного времени теплового старения битумно-полимерных кровельных композитов при эксплуатации в свободном состоянии (без нагрузки);
изучение влияния жидких активных сред и УФ-облучения на константы, определяющие долговечность битумно-полимерных кровель-
БИБЛИОТЕКА |
ных композитов;
изучение влияния климатических факторов на долговечность битумно-полимерных кровельных композитов;
разработка методики прогнозирования долговечности битумно-полимерных кровельных материалов;
выдача рекомендаций по использованию вида и марки мягкого кровельного материала для зданий с определенными условиями эксплуатации.
Научная новизна работы состоит в следующем:
выявлены термофлуктуационные закономерности разрушения и деформирования битумно-полимерных кровельных материалов при разных видах нагружения;
впервые получены величины физических и эмпирических констант кровельных битумно-полимерных композитов, определяющих их долговечность при разрушении и деформировании;
впервые предложены и определены «линии теплового старения» битумно-полимерных кровель для расчета предельного времени эксплуатации,
получены экспериментальные результаты по влиянию УФ-облучения, жидких активных сред и климатических факторов на закономерности разрушения битумно-полимерных кровельных материалов и величины констант, определяющих их долговечность;
получены поправки, учитывающие действие неблагоприятных факторов внешней среды на долговечность битумно-полимерных композитов;
разработана экспресс-методика прогнозирования долговечности битумно-полимерных композитов в кровлях зданий различного назначения в заданном диапазоне эксплуатационных параметров (напряжений и температур).
Достоверность полученных экспериментальных результатов обеспечивалась проведением экспериментов с достаточной воспроизводимостью; статистической обработкой с заданной вероятностью и необходимым количеством повторных испытаний; сопоставлением результатов, полученных разными методами, а также сравнением их с аналогичными результатами, полученными другими авторами. Достоверность теоретических решении проверялась сравнением их с экспериментальными результатами.
Практическое значение работы. Предложен графоаналитический способ построения «предельной линии теплового старения» битумно-полимерных кровельных материалов, работающих в свободном состоянии (без механической нагрузки). Разработана экспресс-методика прогнозирования долговечности битумно-полимерных композитов при разных видах
нагружения в заданном интервале напряжений и температур при наличии неблагоприятных факторов внешней среды. Ее внедрение позволит сократить расход кровли в период эксплуатации здания в 2...3 раза. Даны рекомендации по применению вида мягкого кровельного материала в конкретных зданиях.
Внедрение результатов. Теоретические разработки и результаты экспериментальных исследований использованы в ОАО «Тамбовстройп-роект», ОАО «Тамбовжилстрой», а также в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных работ по дисциплинам «Материаловедение. ТКМ.» и «Технология композитных материалов».
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на VII-X научных конференциях ТГТУ (Тамбов, 2002-2005 г.); Международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: Теория и практика» (Пенза, 2002,2004 г.); Международной конференции «Наука на рубеже тысячелетий» (Тамбов, 2004 г.); Международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии развития» ( Тамбов, 2004 г.); Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства» (Пенза, 2005 г.); 62-ой Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика » (Самара, 2005 г.); IV Международной научно-технической конференции «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов» (Волгоград, 2005 г.); Международной научно-практической интернет-конференции «Проблемы и достижения строительного материаловедения» (Белгород, 2005 г.), Международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы» (Пенза, 2005 г.), IV Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (Тула, 2005 г.)
Публикации. По результатам исследований опубликовано 17 печатных трудов, среди них 14 статей (3 входящих в перечень ВАК), 2 тезисов докладов и методические указания к лабораторным работам.
Автор защищает:
результаты исследований по влиянию состава (связующего, основы, посыпки), вида нагружения и внешней среды (УФ-облучения, активных жидкостей, климатических факторов) на закономерности разрушения и деформирования битумно-полимерных кровельных материалов, а также физические и эмпирические константы, определяющие их долговечность;
графоаналитический способ построения «предельной линии теплового старения» битумно-полимерной кровли;
результаты исследования влияния вида мягкого кровельного мате-
риала на коэффициент линейного термического расширения и адгезию к ограждающим строительным конструкциям;
метод оценки качества мягкого кровельного материала по изменению величин механических характеристик;
экспресс-методику прогнозирования долговечности битумно-полимерных кровельных материалов в зданиях с различными условиями эксплуатации.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и содержит 165 страниц машинописного текста, включая 28 таблиц, 78 рисунков, список литературы из 152 наименований и 2 приложения.
Похожие диссертации на Прогнозирование долговечности кровельных битумно-полимерных композитов
