Строительство. Стройматериалы

Строительные материалы и изделия

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Основными элементами химико-технологического процесса производства строительных материалов являются сырье, энергия и оборудование.

Создание новых строительных конгломератов основывается на открытых закономерностях, количество которых возрастает по мере развития строительного материаловедения. Оно осуществляется по определенной системе, в которой исходные положения прогнозирования сочетаются с новыми экспериментальными исследованиями.

Под влиянием бесконечного многообразия комбинаций микрочастиц в пространстве или комплексов этих комбинаций, слагающих микрочастицы, возникают тела, которые отличаются по своей структуре и свойствам. В структуре возможны изменения установившихся сочетаний и отношений частиц под влиянием температуры, величины внешнего давления или других внешних факторов. Данные изменения отражаются на числовых показателях свойств. В частности, значительному изменению подвержены механические свойства при каждом отклонении, возникшем в структуре материала. Однако установить и выразить в конкретной форме характер зависимости между структурой и свойствами непросто. Одному и тому же показателю свойств, например величине предела прочности при сжатии, могут соответствовать различные микро- и макроструктуры данного материала.

Существенным является разделение структур на оптимальные и неоптимальные.

И. А. Рыбьевым предложен общий метод проектирования оптимальных составов и структур искусственных строительных материалов (конгломератов), применяемый для различных безобжиговых и обжиговых материалов. В его основе лежат общие научные принципы создания оптимальных структур: 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 (мета-стабильное) состояние с последующим максимальным упорядочением микро- и макроструктур, 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; соблюдение стадийности проектирования оптимального состава, а также корректирование принятого состава в производственных условиях.

Метод проектирования состава материала включает три взаимосвязанных этапа.

На первом этапе:

а)         обосновывают главные показатели строительно-техноло

гических или эксплуатационных свойств материала, что дости

гается тщательным анализом условий работы конструкции. Ино

гда для этого используют СТБ, ГОСТы, СНБ, СНиПы или пара

метры, заданные в техническом проекте;

б)         производят выбор и проверяют свойства исходных мате

риалов (например, вяжущего, наполнителей и заполнителей),

изыскивают способы дополнительного повышения их качества;

в)         назначают лабораторные условия изготовления и испыта

ния образцов с предельно возможным моделированием произ

водственных условий.

На втором этапе проектирования состава определяют рекомендуемый состав искусственного строительного конгломерата (расход материалов на 1 т или 1 м3 смеси) и производят проверку свойств конгломерата принятого состава. Для расчета состава используют научно обоснованные методики или опытные данные. В качестве определяющего показателя вместо прочности может быть принято другое свойство материала - упругая деформация, плотность, вязкость, морозостойкость и т. п.

На третьем этапе изготавливают пробный замес в производственных условиях. С помощью этого замеса производят окончательную проверку качества смеси и конгломерата запроектированного состава, устанавливают наличие оптимальной структуры путем сравнения планируемых и фактических характеристик материала. Особо устанавливают наличие оптимальной структуры, например по индикатору подобия или по кривым оптимальных структур. Если замечены отклонения, то производят корректирование состава. Последнее может потребоваться и при выпуске массовой продукции на заводе, если исходные материалы получают с течением времени другого качества и других свойств, чем были приняты в лаборатории на стадии проектирования состава.

Максимальная экономическая эффективность конгломератов оптимальной структуры устанавливается расчетными данными, в частности путем сравнения приведенных затрат при оптимальной и неоптимальной структурах.

Понятно, что чем меньше приведенные затраты, тем выше экономическая эффективность производства конгломерата и конструкций из него.