ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И ПРИНЯТЫЕ В НИХ ОГРАНИЧЕНИЯ

Согласно закону конгруэнции, между вяжущим веществом и конгломератом на его основе существует при оптимальных структурах обязательное соответствие свойств. Обеспечение условий, при которых создается необходимая долговечность вяжущего вещества оптимальной структуры, в значительной мере предрешает задачу обеспечения долговечности самого конгломерата. И хотя присутствие в ИСК, кроме вяжущего, других структурных элементов (заполнителя, контактной зоны, пор и др.) вносит свои коррективы, иногда значительные, в долговечность, все же эти коррективы принципиально не изменяют характер основной зависимости между долговечностью ИСК и его вяжущей частью при оптимальных структурах. Для строительных конгломератов эта зависимость может быть выражена формулой:

где тт.о — долговечность конгломерата оптимальной структуры, определенная при температуре Т и напряжении о; т*_То —долговечность вяжущего вещества оптимальной структуры при тех же условиях ее определения, что и конгломераты; х — отношение фазовых отношений в вяжущем веществе ИСК и в вяжущем веществе оптимальной структуры, т. е. (с/ф)/(с7ф); п — комплексный показатель степени, отражающий нелинейность зависимости долговечности от фазового отношения вяжущего вещества в конгломерате и обусловленный разновидностью и характеристикой заполнителя, а при отсутствии его — величиной поверхности раздела фаз; как правило, показатель п является положительной величиной и, следовательно, т<т*.

Долговечность вяжущего вещества т* как микродисперсной матричной части конгломерата может быть выражена на участке кривой 3 (рис. 4.1) формулой, принятой в кинетической теории прочности и развитой в работах С.Н. Журкова:

где то — кинетическая постоянная, характеризующая материал; у — структурный коэффициент (кДж/моль-МПа); c_t — расчетное напряжение при температуре г, МПа; к — постоянная Больцмана, как отношение универсальной постоянной к числу Авогадро: к = R/Na] Т — абсолютная температура по шкале К; то, wo, у — постоянные величины, зависящие от природы и структуры материала.

Числитель экспоненты ио - у Ct имеет размерность энергии и называется энергией активизации процесса разрушения, обозначаемой и. Поэтому можно записать:

или нередко формулу (4.3) записывают в виде:

Подставляя то или иное выражение т* в формулу (4.1) долговечности конгломерата, можно написать, что

Формулы (4.5) и (4.6) долговечности учитывают действие только механических напряжений — от момента нагружения до момента разрыва материала, но не учитывают воздействия агрессивной среды ^[1]. Они не учитывают также возможного упрочнения и стабилизации структуры в эксплуатационный период, поэтому остаются пока недостаточно полными.