Физико-механические характеристики композитных материалов на основе полимеров по экспериментальным данным

Автор: Пискунов А.А., Луканкин С.А., Петропавловских О.К., Шарипов А.М., Ибрагимова А.А.

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Рубрика: Результаты исследований ученых и специалистов

Статья в выпуске: 1 т.18, 2026 года.

Бесплатный доступ

Введение. Использование полимерных композитов в качестве конструкционного материала для пролетных строений мостов представляет собой перспективное направление для научных исследований и опытно-конструкторских работ, особенно в сложных климатических и инженерно-геологических условиях. В настоящее время ведется экспериментальная работа по исследованию применения полимерных композитных материалов в пролетных строениях мостовых сооружений, что требует проведения испытаний опытных образцов, направленных на подбор оптимального сочетания материалов и определение технологии производства работ. Целью работы является выявление методов для повышения эффективности использования полимерных композитных материалов в конструкциях пролетных строений мостов на основе изучения их физико-механических характеристик в рамках экспериментальных исследований. Методы и материалы. Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки конструктивно-подобной модели пролетного строения моста из полимерных композитных материалов, отвечающей современным требованиям к устойчивости и безопасности, что способствует развитию инфраструктуры в труднодоступных северных регионах. Разнообразие волокон, матричных материалов и схем армирования, применяемых при создании конструкций из ПКМ, дает возможность регулировать такие характеристики, как прочность, жесткость, температурный режим эксплуатации, а также другие физико-механические свойства материалов. Результаты и обсуждение. В ходе исследования выполнен краткий обзор компонентов, входящих в состав полимерных композитных материалов, разработана программа испытаний, согласно которым изготовлена и испытана партия плоских образцов из материалов отечественного производства. Подбор состава, корректировка соотношений компонентов и совершенствование макроструктуры композита позволяет добиваться оптимальных эксплуатационных характеристик в зависимости от предъявляемых требований. Заключение. Проведены испытания плоских образцов композитных материалов на основе полимеров, направленных на определение значений их физико-механических, прочностных и деформационных характеристик. Полученные результаты испытаний ПКМ сопоставимы с показателями традиционных конструкционных материалов. Обоснована целесообразность применения стеклопластика в высоконагруженных элементах конструкций, что демонстрирует потенциал для разработки проекта пролетного строения моста из ПКМ. Обозначены перспективы дальнейших исследований, основанных на расчетно-экспериментальном анализе узловых соединений элементов из ПКМ.

Еще

Полимерный композитный материал, статические испытания, наполнитель, армирующее волокно, матрица, связующее, мост, мостовое сооружение, пролетное строение

Короткий адрес: https://sciup.org/142247085

IDR: 142247085   |   УДК: 624.21   |   DOI: 10.15828/2075-8545-2026-18-1-54-67

Stress-strain properties of polymer-based composite materials according to experimental evidence

Introduction. The use of polymer composites as structural materials for bridge superstructures represents a promising area for scientific research and development, particularly in challenging climatic and geological engineering conditions. The use of polymer composites as structural materials for bridge superstructures represents a promising area for scientific research and development, particularly in challenging climatic and geological engineering conditions. The aim of the work is to identify methods for increasing the efficiency of using polymer composite materials in bridge span structures based on the study of their physico-mechanical characteristics as part of experimental studies. Methods and materials. The relevance of this research stems from the need to develop a structurally similar model of a bridge superstructure made of polymer composite materials that meets modern stability and safety requirements, thereby facilitating infrastructure development in remote northern regions. The variety of fibers, matrix materials and reinforcement schemes used in the creation of polymer composite structures makes it possible to control characteristics such as strength, rigidity, operating temperature and other physical and mechanical properties of materials. Results and Discussion. The study included a brief overview of the components of polymer composite materials and the development of a testing program, which led to the production and testing of a batch of flat samples using domestically produced materials. Selecting the composition, adjusting the component ratios and improving the composite's macrostructure allows for optimal performance characteristics depending on the requirements. Conclusion. Tests of flat FRP samples aimed at determining the values of their physico-mechanical, strength and deformation characteristics have been carried out. The test results obtained for FRP are comparable to those of traditional structural materials. The expediency of using fiberglass in highly loaded structural elements is substantiated, which demonstrates the potential for developing a bridge superstructure design from FRP. The prospects for further research based on computational and experimental analysis of nodal connections of elements from FRP are outlined.

Еще

Текст научной статьи Физико-механические характеристики композитных материалов на основе полимеров по экспериментальным данным

Пискунов А.А., Луканкин С.А., Петропавловских О.К., Шарипов А.М., Ибрагимова А.А. Физико-механические характеристики композитных материалов на основе полимеров по экспериментальным данным. Нанотехнологии в строительстве. 2026;18(1):54–67. – EDN: TPGTYO.

Piskunov A.A., Lukankin S.A., Petropavlovskikh O.K., Sharipov A.M., Ibragimova A.A. Stress-strain properties of polymer-based composite materials according to experimental evidence. Nanotechnologies in Construction. 2026;18(1):54–67. – EDN: TPGTYO.

Согласно Транспортной стратегии РФ [1], развитие железных и автомобильных дорог, а также транспортной инфраструктуры необходимо для повышения доступности регионов, в особенности удаленных и арктических территорий [2, 3, 4, 5]. Внедрение композитных материалов на основе полимеров в различных отраслях народного хозяйства определяется Национальным проектом [6], целью которого является развитие производства и применения полимерных композитных материалов (далее – ПКМ) и изделий из них.

Пролетные строения мостов из ПКМ являются актуальным инженерным решением, разработка которых требует проведения научных исследований, с целью анализа технических, технологических, эксплуатационных вопросов, влияющих на безопасность и эксплуатационную надежность мостовых сооружений [7, 8, 9].

В условиях Крайнего Севера мостовые конструкции подвергаются влиянию низких температур [10]. По сравнению с традиционными конструкционными материалами, применение в строительстве мостов из ПКМ в экстремальных условиях имеет ряд преимуществ. Подобные конструкции обеспечивают

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (1):

54–67

Nanob

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ

высокую прочность, обладают антикоррозионной стойкостью, диэлектрическими свойствами и способностью работать в сложных климатических условиях [11, 12, 13]. Пролетные строения из ПКМ имеют меньший вес, по сравнению с конструкциями из традиционных материалов, что снижает нагрузки на фундаменты [14].

Проведены испытания для определения упругих и прочностных физико-механических характеристик ПКМ. Для каждого вида испытаний изготовлены образцы из отечественных компонентов, в которых наполнитель выполнен из разных типов стеклоткани, а в качестве связующих материалов применялись полиуретановые, эпоксидные и пленочные матрицы. Количество слоев и угол укладки армирующих волокон в образцах переменный, что позволяет оптимизировать физико-механические характеристики материалов.

МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ

Основной характеристикой волокнистых композитных материалов является управляемая анизотропия механических свойств вдоль и поперек волокон, что достигается путем изменения углов укладки армирующих волокон [15]. В качестве примера в таблице 1 представлена анизотропия ПКМ КМУ-3, в состав которого входят углеродное волокно и связующее на основе эпоксидной смолы (табл. 1).

Перекрестная укладка монослоев способствует снижению анизотропии материала, уменьшая чувствительность к концентрациям напряжений в плоскости укладки слоев.

На рисунке 1 представлен график, иллюстрирующий изменения модуля упругости при растяжении E и модуля сдвига G в зависимости от угла армирования для однонаправленного стеклопластика СК-5-211, который состоит из стеклоткани Т-25 и эпоксидного связующего 5-211Б.

ПКМ состоит из наполнителя и матрицы: наполнитель является армирующим элементом композита, обеспечивающим необходимые физико-механические характеристики материала, а матрица выступает в роли связующего, регулирующего совместную работу армирующих элементов.

Матричные материалы воспринимают напряжение, возникающее в композиции под воздействием внешних нагрузок [16, 17]. Волокна обеспечивают жесткость и прочность материала в направлении их ориентации [18, 19]. Взаимодействие матрицы и волокна в волокнистых ПКМ происходит на нескольких уровнях. На молекулярном уровне происходят адгезионные взаимодействия [20]. На микроскопическом уровне происходит взаимодействие между матрицей и волокном, а на макроскопическом уровне взаимодействие выражается в распределении нагрузок [21].

Наполнитель оказывает влияние на формирование основных характеристик ПКМ, особенно прочностных свойств. Теоретическая прочность материалов σм увеличивается с ростом модуля упругости Е и поверхностной энергии γ вещества и снижается с увеличением расстояния между соседними атомными плоскостями α0 [22]:

Рис. 1. Изменение модулей упругости Е и модуля сдвига G в зависимости от угла армирования для стеклопластика СК-5-211

Таблица 1. Анизотропия свойств полимерного композитного материала КМУ-3

Свойства углепластиков, кгс/мм2

Угол армирования

[0]

[0, 90, ±45]

[0, 90]

σx+

80

30

50

σx

75

50

42

τ xy

7

12

8

Е x

14 000

5400

7000

G xy

600

1750

700–800

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (1):

54–67

Nanob

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ

σм = (γ Е 0)1/2. (1)

Таким образом, высокопрочные твердые тела должны обладать высокими модулями упругости, значительной поверхностной энергией и как можно более высоким количеством атомов в единице объема. Этим критериям удовлетворяют бериллий, бор, углерод, азот, кислород, алюминий и кремний. При создании высокомодульных волокнистых ПКМ используются стеклянные, углеродные, борные и органические волокна, а также волокна и нитевидные кристаллы ряда карбидов, оксидов, нитридов и других соединений. Наиболее часто используемые композитные материалы в мостостроении — это углепластик и стеклопластик [23].

Основным видом неорганических армирующих волокон являются стекловолокна и стеклонити. Применение неорганических волокон для производства ПКМ обусловлено их огнестойкостью и устойчивостью к агрессивным средам [24].

Углеродные волокна относятся к хрупким материалам, поэтому необходимые для армирования текстильные структуры изготовляются на основе трех типов волокон-прекурсоров: полиакрилонитрильных, вискозных и пековых (получаемых из нефтяных и каменноугольных пеков) [25, 26]. Углеродные волокна характеризуются высокой термостойкостью, трудногорючестью и устойчивостью к химическим воздействиям [27, 28].

Армирующие компоненты в композитных материалах могут быть представлены в различных формах, таких как моноволокна, крученые нити, жгуты, сетки, ткани, ленты, холсты и др. Одними из самых распространенных армирующих компонентов для ПКМ являются ткани. Они могут различаться по типу волокон, методу плетения и предназначению. В одной ткани могут быть использованы различные комбинации типов, материалов волокон и способов плетения. К нетканым волокнистым наполнителям относятся различные виды непереплетенных, спутанных, рассеченных и неориентированных волокон, которые могут быть представлены в виде отдельных прядей, полотен, матов, нетканых сеток, вуалей, бумаги, картона и др.

Подбор матрицы и анализ ее применимости в конструкциях проводятся индивидуально с учетом реологических свойств материала, а также свойств, связанных с особенностями процессов структуроо-бразования: стеклования, кристаллизации и отверждения.

В качестве связующего материала применяются два основных класса связующих: термопластичные (отверждаются при охлаждении) и термореактивные (отверждаются в результате химической реакции) [29].

К числу наиболее распространенных термопластов на основе карбоцепных полимеров относят полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол и полиакрилаты [30].

Реактопласты делятся на категории в зависимости от применяемой основы: фенопласты (на основе фенолоформальдегидных смол); аминопласты (на основе меламино- и мочевиноформальдегидных смол); эфиропласты (на основе полиэфирных смол); эпоксипласты (на основе эпоксидных смол).

Для конструкций из ПКМ в качестве связующего используются полиэфирные и эпоксидные смолы. Эпоксидные смолы, по сравнению с полиэфирными, прочнее, они более жесткие и хрупкие. Эпоксидные смолы отличаются прочностью, термостойкостью и хорошей адгезией к армирующим волокнам среди всех реактопластов, что делает их предпочтительными для изготовления изделий, подверженных высоким нагрузкам [30].

Для проведения испытаний изготовлены серии образцов из материалов отечественного производства на основе стеклотканей Т10 и Т25. В качестве матричных материалов использованы: пленочный клей ВК-51, эпоксидные смолы L285 и ЭД20, полиуретановое связующее Huntsman, эпоксидная композиция XT118.

В ходе исследования проведены статические испытания образцов из ПКМ на растяжение, сжатие, сдвиг в плоскости листа и межслойный сдвиг с целью подбора оптимального сочетания конструкционных материалов, согласно действующим требованиям ГОСТ.

Объектом исследования являются образцы для каждой комбинации «наполнитель-матрица», полученные путем вырезания из плоских монолитных панелей, изготовленных методом вакуумного формования (холодная выкладка). Всего испытано более 400 шт. сухих образцов (RTD) при нормальных климатических условиях (23±5)°C согласно ГОСТ 12423-2013.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Испытания на растяжение

Испытания проводились в условиях нормальной температуры в помещении на испытательной машине, обеспечивающей растяжение образца с заданной постоянной скоростью перемещения активного захвата (рис. 2). На рисунке 3 представлена фотоиллюстрация образцов из ПКМ до и после испытаний на растяжение.

Из графика (рис. 4) следует, что на начальном этапе наблюдается линейная зависимость между нагрузкой и деформацией, материал выдерживает нагрузки. С увеличением нагрузки кривая начинает

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (1):

54–67

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ

Рис. 2. Внешний вид захватов для испытаний на растяжение изгибаться, что указывает на начало пластической деформации. Далее кривые имеют схожие очертания, до достижения предела прочности, что указывает на однородность свойств образцов при выполнении испытаний. После достижения максимальной нагрузки наблюдается ее спад, что указывает на начало разрушения образца через смещение волокон или повреждения матрицы.

На графике (рис. 5) показана зависимость между напряжением и деформацией. При низких значениях деформации наблюдается линейный участок, где материал ведет себя упруго. Это указывает на то, что напряжение пропорционально деформации и соответствует закону Гука. Значительное увеличение напряжения свидетельствует о начале пластической деформации. При напряжениях от 400 до 550 МПа происходят изменения, связанные с достижением предельного состояния и деструкцией материала.

Результаты испытаний на растяжение образцов из ПКМ представлены в таблице 2. ПКМ на основе стеклоткани продемонстрировали разнообразие в значении воспринимаемой максимальной нагрузки при испытаниях на растяжение. Согласно результатам испытаний, предел прочности образцов из ПКМ может достигать 621,9 МПа, что сравни-

Nanob

Рис. 3. Фотоиллюстрация образцов из ПКМ на основе стеклоткани Т-10 и связующего Huntsman, направление армирования 90° до и после испытаний на растяжение

мо с характеристиками традиционных материалов. Образцы с наполнителем Т10, армированные под углом 0°, демонстрируют наиболее высокие значения предела прочности на основе пленочного клея ВК-51 и эпоксидных смол ХТ118 и ЭД20. Однако для образцов с наполнителем Т25 и аналогичной матрицей ВК-51 обеспечивается меньший предел прочности. Наилучшими результатами из полученных отмечены сочетания, имеющие угол армирования 0°, обратный эффект имеют результаты испытаний образцов на растяжения у сочетаний с направлением армирования 45°.

Испытания на сжатие

Сущность метода заключается в испытании образцов из ПКМ на сжатие с постоянной скоростью

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (1):

54–67

Nanob

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ

Рис. 4. График зависимости перемещений от нагрузки при испытании на растяжение образцов из ПКМ на основе стеклоткани Т-25 и связующего ВК-51, направление армирования 0°

Рис. 5. График напряженно-деформированного состояния при испытании на растяжение образцов из ПКМ на основе стеклоткани Т-25 и связующего ВК-51, направление армирования 0°

Таблица 2. Результаты испытаний образцов на растяжение

№ Наполнитель, направление армирования Связующее Ширина, мм Толщина, мм Макс. нагрузка, кН Предел прочности, МПа Модуль упругости, ГПа Коэф. Пуассона 1 Т10, 0º ВК-51 24,61 1,98 28,575 585,370 25,191 0,187 2 Т25, 0º ВК-51 25,147 2,889 36,086 496,905 21,023 0,143 3 Т10, 0º L285 25,24 2,47 20,72 332,05 11,74 – 4 Т10, 90º L285 25,15 2,50 33,49 531,46 20,52 – 5 Т10, 45º L285 25,05 2,45 8,72 140,57 8,23 – 6 Т10, 0º Huntsman 25,11 2,48 38,67 621,89 19,02 – 7 Т10, 90º Huntsman 24,86 2,50 21,05 338,83 11,33 – 8 Т10, 45º Huntsman 24,97 2,44 9,21 151,93 8,48 – 9 Т10, 0º XT118 25,40 2,36 33,76 562,89 20,89 – 10 Т10, 90º XT118 25,39 2,41 19,98 326,51 11,68 – 11 Т10, 45º XT118 25,32 2,41 6,51 106,68 9,40 – 12 Т10, 0º ЭД20 24,71 2,59 76,13 532,3 21,28 – 13 Т10, 90º ЭД20 25,01 2,69 23,53 353,78 12,33 – 14 Т10, 45º ЭД20 25,45 2,67 8,35 123,40 8,16 – деформирования, при этом образец устанавливается в оснастку испытательной машины таким образом, чтобы продольные оси захватов и образца совпали с прямой, соединяющей точки крепления захватов.

Фотоиллюстрация образцов из полимерного композитного материала до и после испытаний на сжатие представлена на рисунке 6.

В таблице 3 представлены результаты испытаний образцов из ПКМ на сжатие. Показатели предела прочности при сжатии состоят в диапазоне от 146,7 МПа до 341,6 МПа. Аналогично результатам испытаний на растяжение, образцы с углом армиро- вания 0° имеют наиболее высокие показатели, что может свидетельствовать об оптимальном армировании материала в этом направлении. Сочетания с углами армирования 90° и 45° показывают снижение прочности.

Испытания на сдвиг в плоскости листа

Метод испытаний заключается в растяжении образца с V-образными надрезами, закрепленного в двух захватах таким образом, что рабочая зона образца между вершинами надрезов располагается

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (1):

54–67

Nanob

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ

Рис. 6 . Фотоиллюстрация образцов из ПКМ на основе стеклоткани Т-10 и связующего ВК-51, направление армирования квазиизотропное до и после испытаний на сжатие

Таблица 3. Результаты испытаний образцов на сжатие

№ Наполнитель, направление армирования Связующее Ширина, мм Толщина, мм Максимальная нагрузка, кН Предел прочности при сжатии, МПа 1 Т10, 0º ВК-51 14,870 1,417 7,101 341,596 2 Т10, 90º ВК-51 14,980 1,403 4,681 223,384 3 Т10, 45º ВК-51 15,051 1,375 3,021 146,723 4 Т10, квазиизотропное ВК-51 14,987 1,194 4,654 260,099 5 Т25, 0º ВК-51 15,560 1,615 9,119 362,737 параллельно оси нагружения, что обеспечивает создание в образце деформаций сдвига. Каждая половина приспособления состоит из захвата и двух губок с газотермическим покрытием. Три болта создают прижимное усилие на каждой губке для фиксации образца под нагрузкой (рис. 7).

Фотографии образцов, испытанных на сдвиг в плоскости листа представлены на рисунке 8.

Из графика (рис. 9) следует, что на первых этапах испытаний все образцы показывают линейное увеличение нагрузки с увеличением перемещения.

При переходе графика в пластическую область каждый образец достигает своего максимального значения нагрузки. Затем наблюдается плато – образцы выдерживают заданную нагрузку, но проявляют различия в прочности и устойчивости к постоянному сдвигу. Впоследствии линии графика резко стремятся вниз, указывая на предельное состояние материала.

В начале испытаний при небольших нагрузках образцы демонстрируют линейную упругую деформацию. Затем большинство образцов достигает мак-

Nanob

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (1):

54–67

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ

Рис. 7. Внешний вид оснастки для испытаний на сдвиг в плоскости листа

ремещении между образцами подчеркивают вариации в прочностных характеристиках, где в некоторых образцах наступает хрупкое разрушение, а другие при тех же нагрузках, находятся в зоне пластических деформаций.

График (рис. 12) показывает, что образцы имеют различные характеристики по прочности и жесткости. Направление армирования, заявленное как квазии-зотропное, может объяснять некоторые особенности поведения образцов: в таких случаях свойства материалов могут варьироваться в зависимости от угла приложения нагрузки. Образцы продемонстрировали неоднородную реакцию на сдвиговые нагрузки, что подчеркивает важность выбора оптимальных углов армирования для достижения требуемых физико-механических характеристик материалов.

На начальном участке графика (рис. 13) отмечается линейная зависимость, указывающая на способность материала выдерживать нагрузки без значительных деформаций. Образцы достигают пиковых значений нагрузки, после чего рост нагрузки замедляется при увеличении перемещения, начинается процесс неупругих деформаций. Впоследствии происходит резкое падение нагрузки при увеличении перемещения, что указывает на потерю прочности.

Результаты испытаний образцов из ПКМ на сдвиг в плоскости листа представлены в таблице 4. Предел прочности при сдвиге в плоскости листа образцов из ПКМ достигает 91,9 МПа. Положительные результаты показали образцы ПКМ, с наполнителем, уложенным под 45° и квазиизотропно армированным, однако эти же образцы в испытаниях на растяжение и сжатие показали обратный результат.

симальной нагрузки, после чего начинается резкое снижение, указывающее на разрушение (рис. 10).

На графике (рис. 11) показаны упругие деформации на начальной стадии испытания, после чего происходит переход к пластической деформации. Различия в максимальных значениях нагрузки и пе-

Испытания на межслойный сдвиг

Эффективность взаимодействия матрицы и связующего в конкретном образце оценивается по способности материала сопротивляться разрывным

Рис. 8. Фотография образцов из ПКМ на основе стеклоткани Т-10 и связующего ВК-51, направление армирования 45° до и после испытаний на сдвиг в плоскости листа

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (1):

54–67

Nanob

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ

Перемещение, мм

Рис. 9. График зависимости перемещений от нагрузки при испытании на сдвиг в плоскости листа образцов из ПКМ на основе стеклоткани Т-10 и связующего ВК-51, направление армирования 0°

Рис. 10. График зависимости перемещений от нагрузки при испытании на сдвиг в плоскости листа образцов из ПКМ на основе стеклоткани Т-10 и связующего ВК-51, направление армирования 90°

Рис. 11. График зависимости перемещений от нагрузки при испытании на сдвиг в плоскости листа образцов из ПКМ на основе стеклоткани Т-10 и связующего ВК-51, направление армирования 45°

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (1):

54–67

Nanob

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ

Рис. 12. График зависимости перемещений от нагрузки при испытании на сдвиг в плоскости листа образцов из ПКМ на основе стеклоткани Т-10 и связующего ВК-51, направление армирования квазиизотропное

Рис. 13. График зависимости перемещений от нагрузки при испытании на сдвиг в плоскости листа образцов из ПКМ на основе стеклоткани Т-25 и связующего ВК-51, направление армирования 0°

Таблица 4. Результаты испытаний образцов на сдвиг в плоскости листа

Наполнитель, направление армирования

Связующее

Толщина, мм

Высота, мм

Макс. нагрузка, кН

Предел прочности, МПа

Модуль сдвига, ГПа

1

Т10, 0º

ВК-51

1,624

29,504

4,398

91,858

3,000

2

Т10, 90º

ВК-51

1,574

29,765

4,016

85,752

3,227

3

Т10, 45º

ВК-51

1,560

29,759

6,888

148,499

8,581

4

Т10, квазиизотропное

ВК-51

1,553

30,003

6,387

137,165

6,440

5

Т25, 0º

ВК-51

2,008

30,123

5,747

95,050

3,022

Таблица 5. Результаты испытаний образцов на межслойный сдвиг

Наполнитель, направление армирования

Связующее

Ширина, мм

Толщина, мм

Макс. нагрузка, кН

Предел прочности при сдвиге, МПа

1

Т10, 0º

Huntsman

10,025

7,406

2,249

23,528

2

Т10, 0º

L285

10,383

7,386

2,560

25,034

3

Т10, 0º

XT118

10,141

9,395

3,141

24,852

4

Т10, 0º

ЭД20

10,141

9,395

3,587

28,235

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (1):

54–67

Nanob

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ

ния физико-механических характеристик образцов из ПКМ.

2. Результаты испытаний образцов ПКМ на основе стеклоткани Т10 И Т25 сравнимы с характеристиками материалов, таких как сталь, алюминий, древесина. ПКМ обладают более высоким соотношением прочности к плотности (удельной прочности) по сравнению с большинством традиционных конструкционных материалов. Использование стеклот-

каней в качестве заполнителя ПКМ в высоконагру-женных конструкциях обусловлено ее сравнительно высокой прочностью на растяжение. Полученные результаты позволят эффективно и функционально применить ПКМ в создании концептуального решения пролетного строения мостового сооружения.

3. Для дальнейшей работы необходимо провести расчеты и экспериментальные исследования соединений конструктивных элементов и узлов из ПКМ.