Навигация:
Главная → Все категории → Строительное материаловедение

Научные принципы и общий метод проектирования состава иск оптимальной структуры


Научные принципы и общий метод проектирования состава иск оптимальной структуры

Оптимизацию структуры и научно-обоснованное определение вещественного состава различных искусственных конгломератов осуществляют общим (единым) методом проектирования. Могут быть методы и специфические, разработанные применительно к каждой разновидности конгломерата. Некоторые специфические особенности выделяются и при применении общего (единого) метода. Однако остаются неизменными научные принципы, лежащие в основе проектирования состава любым методом. К главным научным принципам относятся: наибольшее приближение технологических режимов и параметров, используемых в лабораторной практике проектирования состава, к реальной технологии производства конгломератной смеси и изделий; обеспечение возможно большей равномерности распределения частиц разной крупности, пор, поверхностей раздела фаз и других структурных элементов по объему материала; обеспечение заданных свойств на уровне числовых значений экстремумов при оптимальной структуре; применение общих объективных закономерностей, присущих конгломератным материалам оптимальной структуры и, в том числе, закона конгруэнции, закона створа, закона прочности и других; использование общего метода и средств проектирования оптимального состава и точная реализация проектного состава на производстве.

Практическая цель проектирования заключается в определении расхода исходных компонентов (по массе) на одну тонну или один кубический метр плотной смеси. После формования, уплотнения и отвердевания смесь приобретает оптимальную структуру ИСК, которому придана форма изделия или конструкции, используемых при монтаже зданий и сооружений в строительстве.

Реализация общего метода проектирования оптимального состава ИСК является существенной частью технологического процесса, которая в свою очередь является гарантом высшего качества изготовляемой продукции в соответствии с полученным проектным составом. Этот метод включает три этапа.

Первый этап предусматривает выполнение ряда исходных операций: обоснование главных показателей строительно-эксплуатационных свойств конгломерата, исходя из тщательного анализа реальных условий работы его в конструкциях; выбор исходных материалов, соответствующих их функциональному назначению как компонентов конгломерата; определение’ или проверка, если были указаны, технических свойства принятых материалов с привлечением стандартных нормативов и с учетом производственных или назначаемых по проекту технологических параметров и режимов. Для ответственных строительных объектов результаты первого этапа проектирования состава конгломерата могут быть рассмотрены совместно со строительной организацией (заказчиком) как своеобразное техническое задание.

Второй этап — расчетно-экспериментальный и предназначен для определения расхода принятых компонентов на одну тонну, или на 1 м3, или на другое количество смеси (например, на один замес смеси в объеме смесительного аппарата). Он выполняется в определенной последовательности операций, исходя из основных зависимостей в их математических выражениях, которые можно использовать в программах, реализуемых в дальнейшем с помощью машинной техники. Первая операция в этой последовательности — определение расчетной активности принятого вяжущего вещества и минимального фазового отношения, т. е.1 R* и с7ф. Впрочем, определение расчетной активности более часто относят к первому этапу проектирования состава при технической оценке исходных материалов. Вместо прочности может быть принято другое свойство материала — упругая деформация, плотность, вязкость, морозостойкость и т. п., в зависимости от назначения ИСК. Второй операцией на этом этапе проектирования служит определение состава плотной смеси заполнителя рн (рис. 3.14). Третья и наиболее емкая операция — выявление количества исходных компонентов в смеси, из которой формуют конгломерат. Она выполняется с помощью формул и расчетных характеристик, безмашинным способом или с привлечением электронно-вычислительных машин. При необходимости определяют показатели тех же свойств при других значениях Т и v.

Рис. 3.14. Зависимость насыпной плотности смеси заполнителей (рн) от содержания в ней песка (П)

Третий этап — изготовление пробного замеса проектного состава, по возможности в производственных условиях, например в смесительном цехе завода. С помощью лабораторных испытаний устанавливают качество смеси и отформованного конгломерата по всем предусмотренным свойствам. Особо устанавливают наличие оптимальной структуры, например по индикатору подобия или по кривым оптимальных структур. Если отмечены отклонения, то производят корректирование состава. Последнее может потребоваться и при выпуске массовой продукции на заводе, если исходные материалы получают время от времени другого состава и других свойств, чем были приняты в лаборатории на стадии проектирования состава.

Ниже детализируется рациональная последовательность проектирования состава ИСК в общем виде с изложением в некоторых последующих главах конкретных примеров при безмашинном и машинном способах.

Первый этап: определение расчетной активности вяжущего вещества (R*) как матричной части ИСК и минимального значения с7ф, обеспечивающего при принятых технологических параметрах оптимальную структуру. Для этого из смеси вяжущего вещества с 3—4 различными с/ф, отличающимися между собой обычно на величину 0,02—0,05, изготовляют образцы, установленные стандартами при оценках свойств испытуемого материала. Для первых прики-дочных опытов образцы могут приниматься меньших размеров в целях экономного расходования исходных компонентов. После всех испытаний и графического построения функции R = /(с/ф) находят и, при необходимости, уточняют искомое значение с7ф при наибольшей прочности вяжущего вещества R*.
На первом этапе устанавливают также состав плотной смеси заполнителя (крупного — К и мелкого — М) расчетным или, что чаще, экспериментальным путем с определением соотношения по массе величины Ml К.

Второй этап начинается с уточнения конкретных математических зависимостей, которыми предстоит воспользоваться в расчетах по составу конгломератной смеси. Здесь потребуется выполнить также две операции, одна из которых является вспомогательной (экспериментальной), другая — основной (расчетной).

Вспомогательная операция необходима для определения показателей степени пи га, используемых в формулах прочности и составов. Для этого по лабораторным данным строят кривую оптимальных структур (рис. 3.15) при произвольна выбранном значении (с/ф)А в точке А на этой кривой. Находят величину RA на кривой ДВЕ, а также значение (с+ф)в в точке В. Прочность RA имеется и на кривой KL, которой к началу эксперимента хотя еще и нет, но о ее вероятном существовании, как кривой оптимальных структур на плоскости х—у из теории ИСК известно.

Рис. 3.15. Графики кривых оптимальных структур в пространственной системе координат

Здесь важно учитывать, что величина п является постоянной, тогда как т — переменная, требующая корректирования для других значений с/ф или R. На этом вспомогательная операция второго этапа завершена. Следует переход к основной операции этого этапа — начислению количества расходов компонентов в проектном составе смеси.



Похожие статьи:
Строительные термины и определения

Навигация:
Главная → Все категории → Строительное материаловедение

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум