Прибор для определения адгезии цементного камня к полиэтиленовой пленке
DEVICE FOR DETERMINING THE ADHESION OF CEMENT STONE TO POLYETHYLENE FILM

Предлагаемый прибор относится к области испытаний материалов, в частности к определению адгезии цементного камня к полиэтиленовой пленке и другим гладким полимерным материалам и покрытиям, например, полимерной арматуре или фибре, а также при разработке, исследовании и создании композиционных материалов.
Известны различные устройства для определения адгезии покрытия к подложке по А.С. №56624, №317959, №1078287, 1608500, №1758525 и др., принцип работы в которых заключается в срезе полимерного покрытия с подложки, что приводит к неравномерности воспринимаемых усилий за счет уменьшения части срезанных контактов, а также получение когезионного характера среза вместо адгезионного.
Известно устройство для определения адгезии цементного камня к подложке по техническому решению А.С. №125934, однако при проведении испытаний требуется создание специальных условий с высокой температурой и повышенным давлением до 1000 атм, что существенно снижает возможности использования данного метода на практике.
Наиболее близким техническим решением определения адгезии отвержденного цементного раствора к подложке является вариант RU №2644629 «Способ определения адгезии отвержденного цементного раствора и устройство для его осуществления». Сущность данного способа заключается в следующем: в зафиксированной вертикальной направляющей устанавливаются коаксиально формы, а зазор между ними заполняется цементным раствором, отверждаемым в водной среде при заданной температуре. Испытание проводится выдавливанием направляющей прессом из отвержденного цементного раствора. Направляющую изготавливают в виде конуса, а внутреннюю поверхность формы - в виде конуса, параллельного конусу направляющей, для получения по всей высоте формы одинакового кольцевого зазора заполняемого цементным раствором между ними, но подготовка и испытание одного образца занимают много времени.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА - упростить процесс определения адгезии, повысить точность и достоверность измерений, исключить когезионные срезы полимерного покрытия при испытании и др., решается путем организации определения адгезии отвержденного цементного раствора к полимерному материалу выдергиванием вдоль оси пленки под углом 90° к образцам из цементного массива.
Целью изобретения является повышение точности определения адгезии путем устранения влияния подложки на структуру и свойства пленки, а также исключения процесса когезионного разрушения при испытаниях путем среза.
Для достижения этой задачи разработан прибор, состоящий из следующих элементов и устройств: на опорной платформе закреплено основание крепежного устройства с зажимами крепежного устройства, имеющим прижимающий винт с маховиком и позволяющим осуществлять регулирование основания для позволяющее перемещать образцы по горизонтали для совмещения с осью выдергивающего устройства. После отверждения цементного раствора в течение заданного срока (1, 7, 14, 28 суток) в нормальных температурно-влажностных условиях, незакрепленные концы крепятся в специальном зажимном устройстве, исключающем проскальзывание полиэтилена, и при помощи загружающего устройства, расположенного на штанге с реечной зубчатой передачей, подлежат выдергиванию под углом 90° к образцам из цементного массива (балочки или кубики), предварительно зафиксированного в крепежном устройстве; при этом удлинение полиэтиленового образца фиксируется индикатором, а усилие сопротивления выдергиванию из цементного массива устанавливается по динамометру. При малых значениях адгезии используется динамометр, рассчитанный на усилие до 1,0 кг, а при повышенных показателях используется динамометр до 20 кг или до 40 кг.
Новым является то, что данный прибор обеспечивает высокую точность испытания, процесс фиксации показателей нетрудоемкий, не требует дополнительных сложных расчетов. Испытания осуществляются плавно путем равномерной передачи усилия посредством вращения маховика (рукоятки) зубчатого колеса по реечной зубчатой передаче. При определении адгезии цементного камня, изготовленные полиэтиленовые или другие полимерные материалы могут быть испытаны после обработки различными составами и компонентами, позволяющими влиять на адгезионные характеристики; кроме того, процесс проведения испытаний составляет считанные минуты, что позволяет осуществлять повторные и сравнительные испытания. Порядок проведения испытаний состоит из следующих этапов:
1. заготовка предварительно вымытых и высушенных полиэтиленовых образцов-лент длиной 100-120 мм, шириной 15-20 мм с вырезом в крайней части фиксированной площадки 10×10 мм;
2. нумерация полиэтиленовых заготовок;
3. подготовка формы для строительного раствора или цементного теста для балочек размерами 40×40×160 мм или кубиков размерами 70,7×70,7×70,7 мм;
4. приготовление цементного теста или строительного раствора состава 1:3 (цемент: песок) по массе с водоцементным отношением В/Ц = 0,35-0,40;
5. помещение полиэтиленовых образцов в цементный раствор на глубину 10 мм с выдержкой расстояния между отдельными точками заделки не менее 25-30 мм друг от друга;
6. выдерживание цементного раствора в течение заданного срока (1,7, 14, 28 суток) в нормальных температурно-влажностных условиях;
7. распалубка цементных балочек (кубиков) и установка их поочередно в фиксирующее устройство, позволяющее перемещать образцы по горизонтали до оси работы выдергивающего устройства;
8. закрепить свободные концы полиэтиленовых образцов в зажимном устройстве и зафиксировать его с динамометром, совместив направление осей усилия с визирами;
9. установить индикатор цифрового типа в направляющую зажимного устройства и отрегулировать его начальные показания с постановкой на «0»;
10. Равномерным прокручиванием рукоятки зубчатой передачи механизма нагружения обеспечить постепенно нарастающее усилие загружающего устройства до момента выдергивания образца из цементного теста или цементного раствора, зафиксировав при этом величину усилий и размер деформации образца.
11. Адгезию цементного теста к полиэтиленовому образцу определяют по усилию сопротивления выдергиванию.
За значение адгезии цементного камня к полиэтилену принимают среднее арифметическое трех измерений, вычисленное с погрешностью 0,01 МПа.
На фиг.1 представлена схема работы с детальной проработкой узла защемления полиэтиленовой пленки: 1 - опорная платформа; 2 - основание крепежного устройства; 3 - зажимы крепежного устройства; 4 - сжимающий винт с маховиком; 5 - регулируемое крепление основания; 6 - крепежное устройство для испытываемой пленки (подробно на фиг. 3); 7 - динамометр; 8 - штанга с реечной зубчатой передачей; 9 - кожух зубчатой передачи; 10 - маховик зубчатой передачи усилия на испытуемый образец; 11 - направляющая для фиксации деформации пленки; 12 - индикатор часового типа; 13 - основание закрепляющего устройства; 14 - прижимная пластина; 15 - зажимная пружина; 16 - часть образца пленки до крепления (фиг.2); 17 - часть образца пленки, находящаяся в цементном камне (фиг.2); 18 - цементный камень или строительный раствор; 19 - место плотного зажима образца; 20 - свободная часть пленки; 21 - визир для совмещения осей испытания.
Оценка результатов
Разработанный прибор позволяет исследовать адгезию практически любых минеральных, органических или органо-минеральных вяжущих к полимерным или полимерсодержащим материалам или покрытиям.
Он позволяет проводить комплекс исследований по выявлению адгезионной способности не только пленок, но и фибровой арматуры для бетонов и других полимерсодержащих покрытий.
Проводимые испытания позволяют обеспечить высокую точность и воспроизводимость испытаний. Сходимость метода при доверительной вероятности 95% позволяет осуществлять регулирование адгезионных свойств минеральных вяжущих веществ к полимерным материалам путем обработки различными структурно-направленными композициями, в т.ч. на основе нанодобавок.