Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Строительное материаловедение

Создание новых строительных конгломератов


Создание новых строительных конгломератов

Общая теория ИСК способствует не только существенному повышению качества и совершенствованию технологий с переводом их в прогрессивные на уровне мировых достижений, но и созданию новых строительных материалов с конгломератным типом структуры. Именно поэтому в единой классификации предусмотрены вакантные «клетки». Каждая из них может быть в свою очередь центром развития своеобразной группы конгломератов определенной разновидности. Однако эти группы и отдельные конгломераты в них продолжают оставаться связанными с единой классификацией ИСК общей теорией, общими закономерностями оптимальных структур.

Создание новых строительных конгломератов основывается на открытых закономерностях, количество которых возрастает по мере развития строительного материаловедения как фундаментальной науки прикладного характера. Оно осуществляется по определенной системе, в которой исходные положения прогнозирования сочетаются с новыми экспериментальными исследованиями. Среди основных положений прогнозирования следующие:
всегда неизбежен качественный скачок к оптимальной структуре конгломерата и переход через экстремум показателей свойств по мере количественного накопления дисперсионной среды в системе с переходом ее из дискретного в континуальное пленочное состояние на поверхности твердой фазы;
оптимальная структура конгломерата возможна при любом заполнителе, хотя наиболее экономичными и технически рациональными являются составы с максимальной плотностью упаковки его частиц и, следовательно, с наименьшим расходом вяжущего вещества в конгломерате;
с достаточной степенью приближения к истине целесообразно принимать, что линия оптимальных структур конгломератов на графике Я(с/ф) описывается гиперболической зависимостью у = а/хь, в которой все члены имеют строго определенный физический смысл;
вдоль кривой оптимальных структур размещается бесчисленное множество створов с наиболее благоприятным комплексом показателей строительных и эксплуатационных свойств. Проектирование состава позволяет выбрать один или несколько рациональных по технико-экономическим показателям;
самой наглядной и полной формулой прочности ИСК оптимальной структуры является (3.6). В ней нашли отражение практически все его структурные элементы в их теснейшей взаимосвязи.

Постадийное осуществление творческого процесса создания новых видов ИСК заключается в следующем.

Первая стадия включает детальное изучение вероятного вяжущего вещества. Для этого вначале потребуется установить главные технические требования к конгломератному материалу с тем, чтобы он обеспечивал надежность и долговечность изготовляемой из него конструкции в эксплуатационный период. По комплексу показателей конгломерата судят в первом приближении о необходимых свойствах вяжущего вещества как будущей матричной части и выбирают наиболее подходящее вяжущее из числа традиционных. Важно учесть характер эксплуатационных условий работы конгломерата в конструкции. Часто именно от этих условий зависит выбор неорганического или органического вяжущего вещества с последующим уточнением их конкретной разновидности из числа традиционных.

Сложнее тот случай, когда при разработке нового ИСК не имеется в наличии традиционного вяжущего вещества и приходится ориентироваться на его получение по аналогии с традиционными технологиями или вовсе оригинального продукта и т. п. С помощью лабораторных испытаний изучаются с разной степенью полноты (от прикидочных до уточненных) свойства создаваемых композиций по некоторым условно принятым технологиям с последующим их корректированием. Постепенным увеличением базового отношения с/ф достигают экстремального значения требуемого (ключевого) свойства, ранее принятого для конгломерата. Если определяющими свойствами конгломерата являются прочность и какое-либо другое свойство, например теплосопротивление, то выясняются показатели обоих свойств вяжущего. При необходимости понижения теплопередачи можно предусмотреть использование поризующих средств, но с учетом допустимого снижения прочности вяжущего (его расчетной активности при оптимальной структуре). Если важно сохранить в определенных пределах обратимые деформации — упругие и упруго-вязкие (эластические), то эти свойства вяжущего также изучают при оптимальной структуре. Процесс изучения сырья для вяжущего основывается на законах створа и конгруэнции свойств. Необходимые средства улучшения ключевых показателей качества — введение дополнительных ингредиентов, катализаторов, отвердите-лей, соединение с традиционными вяжущими веществами, использование технологических приемов (измельчение, механико-химическая обработка, тепловая обработка, перемешивание и др.). Далее выясняют отдельные детали технологии изготовления вяжущего вещества, предлагают методы оценки его качества, сходные с принятыми при оценке конгломератов.

На второй стадии создания нового строительного конгломерата определяют возможную разновидность заполнителя, что также обусловлено сырьевыми ресурсами, проектными требованиями к свойствам ИСК, разновидностью вяжущего вещества (порошкообразный, компаунд, расплав и т. п.) и уровнем его вероятной адгезионной способности по отношению к предполагаемому заполнителю. Устанавливают рациональный род заполнителя — минеральный или органический, порошкообразный, зернистый или волокнистый, тяжелый, плотный или легкий, пористый. Учитывают также другие возможные пожелания к качеству; цвет — при изготовлении конгломератного материала для отделочных штукатурок, теплопроводность — при изготовлении теплоизоляционно-конструктивного материала и т. п. Одновременно решают вопрос о целесообразных форме и размере частиц заполнителя, плотности заполняющей смеси.

Наиболее экономичными являются, как отмечалось, составы с максимальной плотностью упаковки плотных или пористых частиц заполнителя и, следовательно, с наименьшим расходом вяжущего вещества. Этот принцип приобретает тем большее значение, чем ближе оптимальная структура к контактной. Вместе с тем максимальная плотность не может быть самоцелью, а должна назначаться в совокупности с экономическими подсчетами, с учетом фазового отношения вяжущего вещества (с его увеличением целесообразно повышение количества мелкозернистой фракции в заполнителе), наличием материалов и т. п.

Вопрос о минимально допустимой прочности заполнителя также решается с позиций общей теории1. Его актуальность возрастает по мере снижения прочности заполнителя по сравнению с прочностью создаваемого ИСК. При решении вопроса о минимальной прочности камня как заполнителя принимают во внимание релаксационный процесс, который тем эффективнее снижает внутреннее напряженное состояние, чем меньше период релаксации матричного материала. И тогда появляется дополнительная возможность снижения минимально допустимой прочности камня, используемого для изготовления заполнителя. Период или время релаксации матричного вещества оценивается при соответственных условиях, т. е. при оптимальных структурах и отрицательной температуре, наиболее часто наблюдаемой в эксплуатационном районе сооружения.

Исследования заполняющей части конгломерата проводят с учетом следующих требований: удешевления продукции, облегчения конструкций (если допускают эксплуатационные условия), понижения однородности заполнителя и конгломерата, увеличения долговечности конструкций и сооружений.

На завершающей стадии в системе «свойства конгломерата — с/ф (или какой-либо иной структурный фактор)» строят график пучка кривых оптимальных составов, в которых были использованы принятые вяжущее вещество и разновидности заполнителя. Из пучка кривых непосредственно или по минимальному значению показателя степени п в формуле (3.3) следует целесообразность выбора заполняющего материала.

На третьей стадии создания нового строительного конгломерата устанавливают возможный рациональный состав, при котором структура во всех своих частях остается не только единой, монолитной, но и поддерживает необходимые технические показатели на должном и притом экстремальном уровне. Для этих целей используют общий метод проектирования, изложенный выше.

Четвертая стадия посвящена детальной отработке технологических операций, параметров и режимов. На этой же стадии проводят опыты по изготовлению вяжущего и конгломерата в полупромышленных условиях, а после получения определенного количества нового материала применяют его в строительстве. За поведением конгломератного материала устанавливают технический контроль и длительные наблюдения, внося, при необходимости, текущие коррективы.





Похожие статьи:
Строительные термины и определения

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Строительное материаловедение

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум