Основные свойства связующих

Примечание. Н – низкое значение, С – среднее, В – высокое.

Прочность композиционных материалов представляет собой суммирующий показатель прочностей каждого из компонентов и контактного слоя между ними. Свойства контактного слоя зависят от характера взаимодействия, которое может быть химическим (самым прочным), физическим за счет молекулярных сил сцепления и механическим. Примером первого может служить введение отощающих добавок при получении керамических изделий. В подавляющем большинстве прочность сложных по составу материалов обеспечивает совмещение механических связей с физическими – адсорбционными, например, асбестового волокна и стальной арматуры в асбестоцементных и железобетонных изделиях. На этом же принципе основывается технология получения пластиков, основных рулонных отделочных и кровельных материалов, включающая пропитку основы высокомолекулярными связующими и последующую прессовку или прокатку изделий. Повысить прочность сцепления компонентов можно за счет придания поверхности армирующего элемента шероховатости (использование щебня в высокопрочных бетонах, гравия в низкомарочных) или рельефности, как, например, при использовании арматуры периодического профиля. Аналогичного результата можно достигнуть за счет использования пористого заполнителя и термовлажностной обработки при получении конструкционного легкого керамзитобетона. Как показали исследования, ширина контактного слоя в этом случае увеличивается в три раза и составляет около 500 мкм за счет совмещения механического, физического и химического взаимодействия между цементным камнем и поверхностью заполнителей.

Работы ученых показывают, что путем подбора элементов (наполнителей), регулируя их состав, структуру, порядок расположения в материале, характер взаимодействия, а также выбором технологических параметров и методов формования можно целенаправленно изменять свойства композиционных материалов не только на макро-, но и микроуровне. Так, путем введения в стеклорасплав кристаллических соединений металлов, играющих роль микронаполнителей, регулируют структуру стекла на микроуровне, получают ситаллы, имеющие аморфно-кристаллическое строение. Эти материалы прочнее и тверже стекла, обладают химической и термической стойкостью.

Прогнозирование свойств получаемых композиционных материалов осуществляют на основании анализа свойств входящих в состав компонентов. Расчетные методы прогнозирования свойств очень сложны и пока недостаточно надежны, поэтому главными критериями соответствия разрабатываемых материалов предполагаемым условиям эксплуатации являются результаты испытаний модельных и натурных образцов. Для надежной работы композита как единого целого его составляющие должны обладать рядом идентичных свойств, являющихся определяющими при эксплуатации, например, по химической стойкости, термостойкости, водостойкости и т.д.

В заключение можно сказать, что к композитам фактически относятся все строительные искусственные материалы, которые включают органическое или минеральное связующее, армирующие элементы и добавки, придающие или усиливающие определенные положительные свойства и снижающие отрицательные.