Введение к работе
Актуальность работы. Одной из основных задач в области строительного материаловедения является совершенствование технологии получения строительных материалов и регулирования свойств с целью получения требуеыых эксплуатационных характеристик строительных конструкций. Решение этой задачи тесно связано с необходимостью управления процессами формирования структуры. Проблема управления свойствами строительных материалов путем изменения параметров процесса структурообразования рассмотрена во множестве работ отечественных и зарубежных ученых: И.Н.Ахвердовз, В.И.Бабушкина, Ю.М.Баженова, 0.Я.Берга, П.И.Баженова, Б. А. Вознесенского, А.В.Еолженского, В.Н.Вырового, В.Д.ГлухоЕского, И.М.Грушко, Б.В.Гусева, Ю.А.Зайцева, П.Г.Комохова, П.В.Кривенко, Г.Я.Куннсса, Л.А.Малкякной, С.А.Миронова, С.П.Мчедаова-Пєтросяна, РІФ.Руновоп, И.А.Рыбьеьа, К.Саснаускаса, Б.Г.СкрамтаеЕа, М.М.Сычена, И.Е.Удач-кина, Д.И.Штакельберга и др. В результате выполненных ими исследований устанозлэни зависимости свойств материалов от структуры, формирующейся под действием различных полей технологического прсг похождения. Эта взаимосвязь технологических воздействий с формирующейся структурой в настоящее время может быть частично описана с помощью параметров, определяющих анизотропию свойств. Известно отрицательное влияние анизотропии свойств композита (расслоение смесей, их машинная переработка) на его физико-механические показатели и в первую очередь на долговечность. Однако анизотропия свойств не может быть универсальной характеристикой, т.к. яеляєт-ся следствием глубоких структурных взаимоотношений, Са не их причиной. Решение рассматриваемой проблемы связано с необходимостью привлечения методов, используемых в других областях общего материаловедения. Основой создания количественного структурного критерия в области строительных материалов и технологий мокет служить симметрия, которая применима для списания структуры как материала, так и поля, процесса.
Возможность применения симметрии для описания и сравнения структуры объектов сезависимо от их природы и структурного уровня (микро- или макро-уровень), как показано П.Кюри, Г.Еульфсм, А.В. Шубниковым, обусловлена фундаментальностью самого понятия, Еыр-~ лающегося системой математических- зависимостей, вытекающих из то
ории групп. Основой симметрии является нахождение таких. преобразовании рассматриваемого объекта, после которых он остается тождественно равным самому себе. Для симметрии характерна способность не только описывать структуру объектов, но и способность предсказывать особенности их формирования в различных условиях. Это стало возможным благодаря действию установленного П.Кюри общего принципа симметрии, утверждающего, что "когда определенные причины вызывают определенные следствия, то элементы симметрии причин должны проявляться в вызванных ими следствиях"... Исходя из представления о. симметрии вытекает ряд следствий, которые широко используются б науке и технике, например, изоморфизм, подобие, полиморфизм.
По И.Пригожину, действие общего принципа симметрии нарушается в самоорганизующихся система::. К последним, в частности, относятся, как установлено В.Н.Выравым.М.С.Гаркави.В.Д.Глуховсккм, О.П.Мчедловым-Петросяном, В.И.Соломатовым, В.Л.Чернявским, Д.И. Штакельбергом, строительные композиты.
Настоящая работа посвящена проблеме разработки метода оценки соответствиямежду технологией, структурой и свойствами композиционных строительных материалов с.применением принципов симметрии и направлена на совершенствование технологий, позволяющих получать материалы с пониженной анизотропией свойстве
Целью настоящей' работы является установление основных положений оптимизации структуры и технологии строительных композитов с использованием принципов симметрии для получения материалов с пошь.енкой анизотропией свойств и применения, разработанных структурных моделей "состав-техкология-свойстЕо"для повышения уровня технологии, качества строительных материалов.
На защиту выкосятся;
разработка научных основ' структурообразования строительных композитов с пони&енной аннзоіропией их свойств;
основные положения оптимизации структуры и технологии строительных композитов с учетом принципов симметрии;
определение структурного признака при эволюции самоорганизующихся структур в строительных' композитах; ' -
закономерности проявления процессов самоорганизации в зависимости от степени симметричности структуры композита на ыикро-и макрс- уровне;
- a -
- требования к технологическим приёмам одпшиагщт технологии и структуры строительных композитен с пони-сенной анизотропией свойств.
Научная новизна работы. Предложен принципиально новый подход к оптимизации структуры и технология строительных композитов, основанный на выборе технологического решения в результате многова-рианткого рассмотрения структурних моделей, учитывающих симметрию исходных компонентов, полей технологического происхождения и свойств конечного продукта.' Разработаны научные основы управления процессами структурообраасванпл, направленные на получение строительного материала с анизотропией свойств ниже критической величины.
Впервые сформулированы основные положения оптів.шзации структуры и технологии строительных композитов с учетом установленных закономерностей их сгрукт"рообрззования з зависимости от степени симметричности структуры материала на микро- и макро- уровне.
Определены границы области применения принципа симметрии в, технологии строительных материалов, разработана методика построения структурных моделей и расчета их характеристик, а также выявлены требования к оптимальным микро- и макро- структурам строительных композитов.
Установлен структурный признак самсорганизушихся структур, позволяющий их идентифицировать и заьіточакщійся в наличии периодически возрастающей анизотропии свойств к~х на микро-, так и ьа макро- уровне структуры композита.
Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены для тяжелых и ячеистых бетонов на различных Екдах вянущих полученные зависимости интенсивности их структурообразования от степени соответствии микроструктур жидкой и твердой фаз вяжущего, от степени симметричности макроструктуры материала а также от симметрии полей технологического происхождения.
Практическая значимость работы. Разработанные основные положения оптимизации структуры и технологии строительных композитов (применимость принципа симметрии в технологии строительных композитов, соответствие симметрии медду структурой композита, полями и процессами, сопровождавшими твердение, учет интенсивности колебательных процессов е технология II Др. ) . явились основой создания системы структурных моделей "состав-техкологил-свон;-
тво", рассматривающих производство строительных материалов' саз-лнчкыми методами. И:-: сравнение между собой ка основе предложенного структурного критерия позволило создать наиболее элективные технологии строительных композитов и разработать новые технические решения: интексиБная технология шлакощелочных бетонов;расширяющиеся добавки для материалов с ниэкосымметрлчкой структурой; составы строительных растворов на основе нефелинового шлама, не образующие-высолы при эксплуатации, новизна которых подтверждена авторскими свидетельствами.
Разработаны ТУ-48-0І14-53/0-89 "Кирпич из нефелинового (бе-литового) шлама", "Рекомендации по строительству автомобильных и промышленных площадок из золошл|козі- _ смесей". Результаты исследований использованы при разработке проектной документации на строительство завода по производству кирпича автоклавного твердения из нефелинового шлама, полсмены в основу промышленной технологии .его . произЕгдс- -а и реализованы при строительстве завода в г.Ачинске. Установленные закономерности оптимизации структуры строительны;-; материалов учтены в технологии устройства дорожных основании (трест "Сибтрансспецстрой"), а ' также в производстве строительных растворов, не образующих высолы'(трест "Красноярс-кжилстрой").
На основе полученных данных разработана программа для ЭЕМ, использованная при создании ресурсосберегающее технологий производства портландцеменгкых и пиакощелочных.бетонных*и железобетонных изделий в условиях жаркого климата Средней Азии на заводах в г.г.Чигирик, Уртасзрайск, Ханки и др. (Узбекистан).
Экономический эффект от внедрения предложенных .технических решений составил около 2,0 млн.руб. в ценах'1939...1991г.г.
Апробация."Основные научные положения и результаты- работы доложены ка 11 конференциях международного, союзного, 'республиканского и регионального уровней, в том числе:
U всесоюзная научно-практическая конференция "Шлакощелоч-ныа цементы,бетоны и конструкции", Киев, 1984 г.;
- Всесоюзная научно-техническая конференция "Теория, производство и применение искусственных строительных конгломератов . в водохозяйственном строительстве", Ташкент, 1985г*;
-ill Всесоюзная конференция "Шлакощелочные цементы, бетоны и конструкцій", Киев, 1989 г.;
I Международная научно-техническая конференция "Материалы для конструкций ЖІ века", Днепропетровск, 1932г.;
Научно- технический семинар "Зизико-химическиие :: технологические особенности получения малоцементкых строительных материалов и конструкций", Одесса,-1992г.;
Международная конференция ^Ресурсосберегающие технологии, строительных материалов, изделий и конструкций"', Белгород, 1993г.; . .- - .
Международный семинар "Экспериментально-статистическое моделирование в компьютерном материаловедении",* Одесса, 1993г.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из ееєд&ния, пяти глав, общих выводов, библиографии 'J332 источника),. 8 приложений и содержит 200 стр. машинописного текста, в том числе, S9 табл. и 40 рис.
