|
Оптимизацию структуры и обоснованное определение состава различных конгломератов осуществляют общим методом проектирования, разработанным в теории ИСК. В его основе лежат общие научные принципы, законы и критерии оптимальных структур. Законы и критерии были изложены выше, а общие научные принципы заключаются в следующем: достижение по возможности наиболее плотной упаковки полидисперсных частиц; обеспечение непрерывности пространственной сетки вяжущего вещества или наиболее развитых поверхностей контакта при первичных типах связи; придание минимальных значений отношению массы жидкой среды к массе твердой фазы вяжущего вещества; приближение принимаемых условий проектирования состава смеси к реальной технологии изготовления смеси и изделий; перевод системы в наименее стабильное (метастабильное) состояние с последующим максимальным упорядочением микро- и макроструктур, снижением энтропии, приданием повышенной термодинамической устойчивости; равномерное распределение частиц разной крупности, пор, поверхностей раздела фаз и других структурных элементов по объему материала; придание смеси реологического состояния, соответствующего реальным технологическим параметрам и режимам; обеспечение совпадения заданных показателей свойств с экстремумами тех же свойств при оптимальных структурах; использование объективных закономерностей, присущих материалам оптимальной структуры, в том числе закона створа, закона конгруэнции, закона прочности и других свойств; учет факторов, способствующих упрочнению, стабилизации и интенсивному торможению деструкции в эксплуатационный период работы материала в конструкциях; соблюдение стадийности проектирования оптимального состава, а также корректирование принятого состава в производственных услоВИЯХ.
Предусмотрен также ряд других условий, особенно в период выбора исходных материалов в качестве обязательных компонентов проектируемого состава. Общий метод проектирования состава применим ко всем материалам, получаемым на основе вяжущих веществ, содержит три обязательных этапа, взаимосвязанных между собой.
На первом этапе: - обосновывают главные, или ключевые, показатели строительно-технологических и эксплуатационных свойств материала, что достигается тщательным анализом условий работы конструкции. Особо выделяют те факторы, которые могут оказать наиболее значительное влияние на сохранность и долговечность материала. Отмечают также характер и величину вероятных механических нагрузок в эксплуатационный период, интенсивность их приложения к конструкциям, экстремальные температуры воздуха (внешней среды вообще) в летний и зимний периоды, скорость и размеры температурных перепадов, влажностные условия, особенно связанные с циклическим высушиванием или замерзанием воды в порах, и т. п. Полученные или собранные сведения позволяют установить параметры испытаний в лаборатории. Этот анализ и выбор главных (ключевых) показателей качества строительного материала нередко облегчаются с помощью предварительно разработанных или действующих нормативов, в частности ГОСТов, Строительных норм и правил (СНиП) и других, например, заданных по техническому проекту
- производят выбор и проверяют свойства выбранных исходных материалов, особенно вяжущего вещества, или нескольких вяжущих, а также заполнителей и наполнителей. После этого по литературным данным или опытным путем изыскивают способы дополнительного повышения их качества, доступные в пределах предполагаемой технологии производства материала. При окончательной оценке качества принятых материалов используют как стандартные, так и нестандартные методы
- назначают лабораторные условия изготовления и испытания образцов с предельно возможным моделированием натурных (производственных) условий.
На втором этапе проектирования состава определяется рекомендуемый состав искусственного строительного конгломерата. Определение оптимального состава на этом этапе проектирования практически состоит в определении расхода подготовленных материалов на 1 т, или на другое количество смеси. На этом этапе последовательность операций:
- оценка свойства (ключевого) и определение минимального фазового отношения вяжущего вещества оптимальной структуры, причем в необходимых случаях возможна его предварительная поризация или другие способы обработки
-
получение состава плотной смеси заполняющего материала с необходимой предварительной классификацией его и применением уплотнения, принятого в производственных условиях
- нахождение расчетной величины фазового отношения ИСК (по формулам), при котором обеспечивается принятый показатель ключевого свойства, для чего потребуется выполнение ряда лабораторных испытаний, связанных с определением некоторых эмпирических величин (обычно одной)
-
определение количества (по массе) вяжущего вещества в конгломерате при найденном значении фазового отношения
-
расчет состава смеси
-
проверка свойств конгломерата принятого состава, с учетом общего закона створа, т. е. чтобы заданные показатели свойств были также экстремумами.
От этой последовательности в проектировании состава возможны отклонения с обеспечением оптимальной структуры материала, если они не являются принципиальными.
На третьем этапе изготовляется пробный замес по возможности в производственных условиях, например в цехе завода. С помощью этого замеса производится окончательная проверка качества смеси и конгломерата запроектированного состава — удобообрабатываемости, прочности, деформативности, плотности, водостойкости, морозостойкости и других свойств в полном объеме технических требований, обусловленных на первом этапе проектирования. Особо устанавливают наличие оптимальной структуры, например, по индикатору подобия. Если в ходе проверок отмечены отклонения от заданных величин, то производится корректирование состава. Последнее может потребоваться и при выпуске массовой продукции на заводе, если исходные материалы окажутся время от времени другого состава и свойств, чем принятые на стадии проектирования в лаборатории.
Запроектированный состав передается для выпуска материала в заводских условиях и его последующего применения в строительстве.
|
