Содержание к диссертации
Введение
Использование карбонаткальциевых отходов в производстве строительных материалов и изделий: состояние вопроса, обоснование задач и содержание исследований 10
1.1. Обзор работ по использованию карбонаткальциевых техногенных продуктов в производстве строительных материалов и изделий 10
1.2. О концепции научно обоснованного решения проблемы утилизации карбонаткальциевых отходов; рабочая гипотеза исследований 34
1.3. Задачи и содержание исследований. 49
Исследование и системная оценка характеристик и свойств карбонаткальциевых продуктов 51
2.1. Генезис техногенных карбонатов кальция 51
2.1.1. Генезис конверсионного мела - отхода производства нитроаммофоски 53
2.1.2. Генезис пыли-уноса цементного производства 57
2.1.3. Генезис дефеката сахарного производства 60
2.1.4. Генезис карбоната кальция - продукта умягчения воды на ТЭЦ 66
2.2. Тестирование физико-механических характеристик техногенных карбонаткальциевых отходов для диагностики их структурообразующей роли при получении строительных материалов 69
2.2.1. Физико-механические характеристики конверсионно го мела - отхода производства нитроаммофоски 69
2.2.2. Физико-механические тестирование пыли-уноса - от хода цементного производства 74
2.3. Тестирование физико-химических характеристик техногенных карбонатов кальция 76
2.3.1. Исследование конверсионного мела физико-химическими методами 76
2.3.2. Исследование пыли-уноса физико-химическими методами 80
2.4. Выводы 84
Экспериментальные исследования закономерностей участия карбонаткальциевых отходов в процессах структурообразования и формирования систем твердения 86
3.1. Применяемые материалы и методы экспериментальных исследований 86
3.2. Исследование возможности формирования систем контактно-конденсационного твердения с участием конверсионного мела и пыли-уноса цементного производства 89
3.3. Исследование возможности формирования прессованных систем гидратационного твердения с использованием карбонат-кальциевых отходов производства нитроаммофоски и пыли-уноса цементного производства (формование прессованием)... 105
3.4. Исследование возможности формирования систем гидратационного твердения с использованием конверсионного мела и пыли-уноса (формование виброуплотнением) 112
3.6. Выводы 119
Экспериментальные исследования и оптимизация технологических факторов получения композиционных материалов на основе механизмов контактно-конденсационного и гидратационного твердения ... 121
4.1. Определение оптимального состава компонентов и влажности портландито-карбонатной смеси с участием отхода производства нитроаммофоски 122
4.2. Оптимизация рецептурно-технологических факторов получения прессованных портландито-карбонатных и цементно-карбонатных композиционных материалов с применением конверсионного мела и пыли-уноса 128
4.3. Выводы 145
5. Разработка технологических решений по применению карбонат-кальциевых отходов при получении строительных материалов и изделий 147
5.1. Разработка технологической схемы и предложений к «Технологическому регламенту изготовления прессованной плитки и кирпича из портландита с использованием конверсионного мела и пыли-уноса» 147
5.2. Разработка предложений к «Технологическому регламенту изготовления поризованного бетона с использованием техногенных карбонатов кальция» 151
5.2.1. Исследование рецептурно-технологических факторов получения поризованного бетона с использованием цементной пыли-уноса 151
5.2.2. Исследование физико-механических свойств поризованного бетона, полученного с использованием пыли-уноса 156
5.2.3. Исследование стойкости поризованного бетона, полученного с использованием цементной пыли-уноса, при попеременном увлажнении-высушивании и замерзании-оттаивании 158
Основные выводы 165
Список литературы
- Обзор работ по использованию карбонаткальциевых техногенных продуктов в производстве строительных материалов и изделий
- Генезис конверсионного мела - отхода производства нитроаммофоски
- Применяемые материалы и методы экспериментальных исследований
- Определение оптимального состава компонентов и влажности портландито-карбонатной смеси с участием отхода производства нитроаммофоски
Введение к работе
Актуальность. На предприятиях по добыче и переработке мела и известняков, на заводах по производству цемента, минеральных удобрений, сахара, на сооружениях умягчения воды на ТЭЦ и др. образуются многотоннажные карбонаткальциевые отходы. Проблема использования подобного продукта далеко не решена и с каждым годом обостряется, поскольку требуется отвод территорий под новые хранилища, затрачиваются средства на организацию и поддержание хранения, усугубляется экологическая обстановка.
Потенциальными потребителями техногенных продуктов, как известно, могут являться предприятия промышленности строительных материалов и строительство, которые должны входить в систему взаимосвязанных малоотходных и безотходных производств в составе промышленных узлов территориальных народно-хозяйственных комплексов. Для реализации этого требуются научно обоснованные решения по технологии использования техногенных продуктов, что предполагает получение ответов на вопросы об их роли в структу-рообразовании строительных материалов, о принципах и особенностях переработки техногенных продуктов в соответствующие изделия.
С изучением обозначенных актуальных вопросов связаны цель, задачи и содержание диссертационных исследований.
Целью работы, ориентированной на решение задач утилизации техногенных карбонаткальциевых отходов, является установление их функциональной роли в формировании новообразований, обеспечивающих возникновение систем твердения, и в разработке на этой основе технологии получения строительных материалов и изделий.
Научная новизна работы.
Систематизированы физико-механические, физико-химические факторы и предпосылки, экспериментально подтверждена возможность закономерного участия карбонаткальциевых отходов в процессах структурообразования и формирования систем твердения.
Установлено, что использование техногенных карбонаткальциевых отходов различных отраслей производства в качестве микронаполняющего компонента, центров кристаллизации, кристаллической подложки в бесклинкерных и клинкерных композициях с контактно-конденсационным и гидратационным механизмами твердения обеспечивает формирование структур композиционных материалов с приемлемой прочностью.
Обоснованы оптимальные решения по составам известково-карбонатных и цементно-карбонатных смесей, а также условиям их применения при получении строительных изделий.
Достоверность полученных результатов обеспечена: применением в исследованиях научно обоснованных методик комплексных оценок состава, структуры, состояния и свойств материалов; методов планирования экспериментов и оптимизации; вероятностно-статистических методов обработки полученных результатов.
Практическое значение работы. Обоснованы практические приемы утилизации карбонаткальциевых отходов в технологии бесклинкерных и клинкерных композиционных материалов; разработаны составы и предложены способы получения строительных материалов с использованием техногенных кальцитов; разработаны положения по технологии поризованного бетона, получаемого с использованием карбонаткальциевой пыли-уноса цементного производства.
Реализация результатов работы. По результатам работы подготовлены предложения к технологическим регламентам на изготовление прессованной плитки на основе порошка кристаллов портландита и карбонаткальциевых отходов и на изготовление изделий из поризованного бетона с использованием пыли-уноса цементного производства.
В промышленных условиях на ЗАО ПКФ «Воронежский керамический завод» изготовлены опытные образцы безобжиговой бесклинкерной прессованной облицовочной плитки.
В стендовых экспериментах изготовлены безобжиговый бесклинкерный прессованный кирпич, а также мелкие блоки из поризованного бетона.
Результаты исследований используются в учебном процессе при постановке учебно-исследовательских работ по курсам «Химия», «Физическая химия», «Основы научных исследований и технического творчества» для студентов специальности 290600 «Производство строительных изделий, материалов и конструкций».
Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены в V-ых Академических Чтениях РААСН (Воронеж, 1999 г.); на 54-57-ой научно-технических конференциях Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (1998-2001 гг.); 3, 4, 5-ой Международных научно-технических конференциях «Высокие технологии в экологии» (Воронеж, 2000-2002 г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, трех приложений и содержит 186 страниц, включая 31 таблицу, 55 рисунков, список литературы из 123 наименований.
Автор защищает:
систематизированные данные и обобщения по результатам тестирования и оценки физико-механических и физико-химических характеристик техногенных карбонаткальциевых отходов различных производств;
результаты исследований по формированию структуры известково-карбонатных систем твердения с использованием карбонаткальциевых отходов;
- результаты исследований по формированию структуры цементно-
карбонатных систем твердения с применением техногенных карбонаткальцие
вых отходов;
- результаты оптимизации составов и параметров получения материалов с
контактно-конденсационным и гидратационным механизмами твердения с ис
пользованием техногенных карбонаткальциевых отходов;
разработки по оптимизации составов и технологических параметров получения поризованного бетона из смесей с использованием пыли-уноса цементного производства;
предложения к технологическим регламентам по изготовлению прессованной плитки на основе порошка кристаллов портландита и карбонаткальцие-вых отходов, а также изделий из поризованного бетона с использованием пыли-уноса цементного производства.
Автор выражает глубокую признательность ст. науч. сотр. Проблемной лаборатории ВГАСУ, к.т.н. Н.Д. Потамошневой за большую помощь при постановке экпериментальных исследований.
Обзор работ по использованию карбонаткальциевых техногенных продуктов в производстве строительных материалов и изделий
Развитие промышленности, перерабатывающей минеральное сырье, показывает, что объем продукции, выпускаемой в мире, непрерывно увеличивается. Часто основной продукт составляет небольшой процент по сравнению с объемом отходов. Последние в подавляющем числе случаев потенциально могут служить сырьем для производства строительных материалов - материальной базы строительной промышленности.
Горнообогатительная, металлургическая, химическая и энергетическая, пищевая промышленность - производители техногенного сырья, строительная (производство строительных материалов) - главный потребитель этого сырья. Качественные характеристики должны отвечать требованиям потребителя, тогда отходы превращаются в попутные продукты - техногенное сырье, и весь комплекс «производство - потребление» будет иметь высокие экологические характеристики III.
В настоящее время для производства строительных материалов требуется рациональное использование минерального сырья. Это использование включает два самостоятельных направления: - комплексное использование сырья путем разработки новых, замкнутых технологических схем на проектируемых предприятиях с полным использованием всех (попутных) продуктов на основе современных достижений науки и техники; - использование отходов промышленности, накапливающихся в отвалах и представляющих собой техногенное сырье, переработка которого требует дополнительных средств.
Вопросами комплексной оценки техногенных продуктов с целью использования их для производства строительных материалов занимались многие ученые. При этом накопленный опыт исследования различных техногенных отходов полезен для решения задач утилизации техногенных карбонатов кальция, что является целью наших исследований.
Волженский А.В., Буров Ю.С., Виноградов Б.Н. /2, 3/ предложили принять за основу принцип генезиса рассматриваемых материалов, что позволило выделить три крупные группы шлаков и зол, отличающихся физическим состоянием в зависимости от условий образования: шлаки, полученные при быстром и медленном охлаждении расплавов, при твердофазовых реакциях и взаимодействии твердых фаз с расплавом.
В пределах трех выделенных групп шлаки и золы распределены в соответствии со степенью их гидравлической активности от более реакционноспо-собных, требующих малых добавок активизаторов твердения и небольших температур (80 - 100 С), к малоактивным, нуждающимся в увеличении дозировки активаторов твердения и водотепловой обработки под давлением (t=100-200 С и более).
Такая классификация позволяет прогнозировать рекомендуемые условия твердения вяжущих на основе шлаков и зол и оптимальный способ их активизации.
Иванов И.А. разработал классификацию состава зол по данным петрографических анализов исходя из генетического принципа образования частиц и физико-химических воззрений на состояние вещества.
Степень преобразования угольных частиц в зольные зависит от полноты выгорания органического вещества угля и количества минеральной части, перешедшей в расплав. Выгорание и расплавление сопутствуют повышению степени однородности зольного вещества.
Стекловидные частицы составляют наиболее многочисленную группу. Между собой они различаются цветом, показателем светопреломления и формой. Предлагается различать четыре их вида, условно называя стекло А, В, С, и D. Чем больше содержится стекловидных частиц, тем однороднее состав зол и выше их потенциальная возможность к гидратации /4/.
Боженов П.И. ввел классификацию побочных продуктов по агрегатному состоянию в момент выделения их из основного производства. Выделены три класса: А - продукты, не утратившие природных свойств; Б - искусственные продукты, полученные в результате глубоких физико-химических процессов; В - продукты образовавшиеся в результате длительного хранения в отвалах. Для определения конкретных областей применения этих продуктов необходима химико-технологическая характеристика, в качестве которой предлагается коэффициент основности силикатов 151.
Исследования Галибиной Е.А. посвящены использованию зол прибалтийских горючих сланцев. В основу классификации автором положена зависимость изменения вещественного состава от фракционного. Выделены три фракции, позволяющие провести дифференциацию промышленных зол, которая дает возможность использования усредненных составов, облегчающих выбор рациональных приемов их применения в строительстве и промышленности строительных материалов.
Разработанный рациональный химический анализ, основанный на различной степени растворимости клинкерных минералов и других соединений в кислых и щелочных растворах, совместно с использованием петрографического метода исследований состава сланцевой золы позволили решить вопрос классификации высокоосновных сланцевых зол исходя не только из гранулометрического состава, но и химико-минералогического
Генезис конверсионного мела - отхода производства нитроаммофоски
По механизму технологического генезиса (табл. 1.) техногенные карбонатные продукты могут быть результатом физико-механического дробления и измельчения, а другие из них - результатом протекания обменных реакций и реакций разложения, процессов перекристаллизации, вымораживания, конверсии, коагуляции.
По механизму происхождения (генезису) карбонатные отходы можно разделить на продукты, получаемые в результате: а) механических преобразований природного сырья; б) физико-химических процессов, происходящих при переработке природного сырья в целевые продукты; в) сочетания физических и химических процессов при длительном хранении отходов.
По агрегатному состоянию техногенные карбонаткальциевые отходы могут быть представлены в виде крупно-, мелкозернистых, пылевидных, увлажненных и сухих порошкообразных материалов, а также в виде пасты (теста).
На предприятиях минудобрений, в частности, Россошанском Воронежской области ОАО «Минудобрения», где производят сложное минеральное удобрение нитроаммофоску, техногенный карбонат кальция образуется с общим объемом более 300 000 тонн в год.
Сырьем для производства данного сложного удобрения служит апатитовый концентрат, который получают в процессе обогащения апатито-нефелиновой полосчатой породы. На ее долю приходится 94 % общего запаса хибинских апатитовых руд. Минералогический состав апатито-нефелиновой полосчатой породы следующий: апатит 49-60 %, нефелин 25-35 %, цветные минералы 20-25 %. Выход апатитового концентрата составляет 40-60 % /102/. Фтор и хло-рапатиты (Са5[Р04]з(Р, С1, ОН)) - это островные фосфаты, минералы с промежуточными ионно-ковалентными связями.
В структурном отношении фосфаты характеризуются ионной решеткой с тетраэдрами [РО4]3". Размеры анионов велики, поэтому они дают наиболее устойчивые соединения с крупными катионами. Апатиты по генезису связаны с эндогенными процессами. Они образуются на конечных стадиях магматических процессов, главным образом в пегматитах, иногда - в гидротермальных жилах. Сингония апатитов гексагональная. Кристаллы часто хорошо образованные - шестигранные призмы и иглы, реже короткостолбчатые или таблитчатые. Апатиты химически устойчивы, поэтому встречаются в россыпях.
В природных фосфатах отношение СаО:Р205» 1,3-=-1,8
Образование карбонатсодержащего конверсионного мела идет в несколько этапов /102/. I этап- разложение апатитового концентрата азотной кислотой с целью получения Са(гЮз)г, являющегося основным структурообразующим компонентом будущего минерального удобрения. Ca5(P04)3F(TB) + ІОНШз(ж) - 3H3P04 (ж) + 5Ca(N03)2 (тв) + HF (ж) ; АНреакц= - 290 кДж Примеси, присутствующие в апатите тоже реагируют с азотной кислотой: (Са Mg)C03 + 2HN03 - (Са Mg) (N03)2 + С02 + Н20. R203 + 3HN03 + Н3Р04 -» R (N03)3 + RP04+ 3H20 (где R203 - полуторные оксиды Fe203, АІ203). FeO + 4HN03 -» Fe(N03)3 + N02 + 2H20 Температура реакции 45 - 50 С (оптимальная). Время разложения 1,5 - 2 ч. Степень разложения 98 - 99 %.
II этап - вывод Ca(N03)2 вымораживанием из массы, образовавшейся при разложении апатитового концентрата в виде Ca(N03)2 4Н20, который после отделения и сушки перерабатывается в аммонийную селитру. Этот этап проводится с целью получить часть фосфора в водорастворимой форме (наиболее приемлемо для удобрений). Кристаллы Ca(N03)2 4Н20 промывают азотной кислотой, предварительно охлажденной до -10 С испаряющимся аммиаком: ЗН3Р04 + 1,5 Ca(N03)2 + 0,5 HN03 + 4,25 NH3 - 3,5 NH4N03 + 1,5 СаНР04 + 0,25 NH4H2P04 + 0,25(NH4)2 HP04.
Протекающий непрерывно через ряд нейтрализаторов раствор содержит в качестве основных компонентов Н3Р04, Ca(N03)2 и HN03. При его нейтрализации до рН = 3,5 - 3,8 выделяется осадок, состоящий из дикальцийфосфата с примесью небольших количеств трикалыдийфосфата. Кроме того, в осадке содержится небольшое количество фторида кальция CaF2, кремниевой кислоты H2Si03, фосфатов алюминия, железа и редкоземельных элементов. В растворе находятся нитрат аммония и моноаммонийфосфат. Процесс нейтрализации протекает с выделением теплоты. Температуру поддерживают на уровне 110 С. Непоглощенный аммиак NH3 улавливают из отходящего газа водой или азотной кислотой. При дальнейшей нейтрализации до рН = 6,0 - 6,8 часть мо-ноаммонийфосфата превращается в диаммонийфосфат. III этап - конверсия в нитрат аммония с выводом до 70 % кальция при вымораживании: Ca(N03)2 + (NHOi СО3 - 2 NH4NO3 + СаС04. Таким образом, попутно получаемый техногенный карбонат кальция с учетом его генезиса можно отнести к известнякам химического происхождения.
Следует отметить, что развитие процессов образования отхода происходит в условиях и режимных параметрах, принимаемых для получения целевого продукта, а потому и предопределяет его идентификационные характеристики.
Применяемые материалы и методы экспериментальных исследований
Принимая во внимание то, что искусственный портландитовый камень может являться матричной субстанцией и служить основой для образования определенных комлозиционных материалов, в данной работе велся поиск технологических приемов получения материала, в котором роль дополнительного компонента играл техногенный карбонаткальциевый отход производства сложного минерального удобрения нитроаммофоски и производства цемента.
В задачи исследования входило изучение влияния состава сырьевой смеси и свойств индивидуальных кристаллов портландита на возможность получения прочного искусственного камня.
В данной работе оценивалась возможность контактно-конденсационного твердения в системах «портландит - конверсионный мел» и «портландит -пыль-уноса», в которых частицы техногенного карбоната кальция рассматривались в качестве наполнителя, центров кристаллизации и кристаллической подложки в процессе наращивания кристаллов гидроокиси кальция, гидросиликатов и гидроалюминатов кальция на кальцит.
Кристаллы Са(ОН)2 получали по различным технологическим вариантам гидратации извести /116/. Монокристаллы портландита, полученные при гидратации СаО по I варианту (известь при постоянном перемешивании гасилась водой, с температуру (20±3)С, имеют форму гексагональных пластин размером в поперечнике 2-4 мкм и толщиной до 0,5 мкм; теплота смачивания 55,7 кДж/кг.
Гидратация СаО и кристаллизация Са(ОН)г, осуществленные по II варианту (известь при постоянном перемешивании гасилась водой с температурой (100±5)С, обеспечивает по сравнению с I вариантом формирование более мелких кристаллов портландита (в поперечнике не более 1 мкм) с волокнисто-игольчатыми образованиями с длиной волокна до 3 мкм; теплота смачивания 39,9 кДж/кг.
Полученные кристаллы Са(ОН)2 и техногенный СаС03 высушивались до постоянной массы при температуре (100±5)С, а затем охлаждались до температуры (20±2)С в комнатных условиях.
Формовочные смеси с различной массовой долей компонентов (гидро-ксида кальция и техногенного карбоната кальция) готовили путем сухого совместного смешения и последующего добавления минимально необходимого количества воды, обеспечивающего нормальные условия формования и получения бездефектных образцов (без трещин и разрушений).
В ходе исследований систем с конверсионным мелом было установлено, что формовочная смесь «СаСОз - Са(ОН)2» может образовывать систему твердения. Максимальная прочность искусственного композиционного материала непосредственно после прессования составляет 9,5-10 МПа, с течением времени меняется незначительно и к 7 суткам составляет 11 МПа.
Результаты исследований (табл. 8, 9) показали, что прочность полученного композиционного материала зависит от массовой доли компонентов в сырьевой смеси и способа получения монокристаллов портландита.
Зависимость прочности искусственного камня от состава имеет нелинейный характер (рис. 26 а, б) с максимумом при доле СаСОз в составе 30 %. При содержании карбонатных отходов 0 - 10 % в формовочной смеси, для которой гашение извести происходило по I варианту, ни при каких значениях влажности не удавалось получить искусственный камень по предлагаемой технологии.
При содержании техногенного СаСОз 20 % по массе и влажности сырьевой смеси 40 % получается композиционный материал, но прочность его не превышает 1,4 МПа, и образцы не водостойки, так как в водонасыщенном состоянии они имели низкую прочность (табл. 8).
В ходе испытаний искусственного камня, в котором на долю конверсионного СаСОз приходилось 30 - 40 % по массе при средней влажности формовочной смеси 11 - 12% и давлении 100 МПа достигалась максимальная прочность образцов 9-11 МПа (рис. 26 а), если применялись кристаллы портландита с состоянием, отвечающим теплоте смачивания 55,7 кДж/кг. Отношение прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии к начальной прочности при сжатии составило 0,82. Это говорит о том, что прочность материала определяется силами физико-химического порядка, а не силами капиллярного стяжения. Достаточно водостойкими признаются такие материалы, коэффициент размягчения которых составляет около 0,8 /117/.
Определение оптимального состава компонентов и влажности портландито-карбонатной смеси с участием отхода производства нитроаммофоски
В экспериментальных исследованиях данной главы, являющихся логическим продолжением ранее проведенных исследований, рассматриваются вопросы: - определения оптимальной влажности в портландито-карбонатной системе с соотношением компонентов, обеспечивающим максимальное значение прочности при сжатии искусственного камня; - оптимизация рецептурно-технологических факторов производства портландито-карбонатного и цементно-карбонатного композита.
Получение портландито-карбонатного композита представляет сложный технологический процесс, зависящий от многих факторов: способа получения индивидуальных кристаллов портландита, состава сырьевой смеси, ее влажности, прессового давления при получении композита и т. д.
Исследование технологических факторов и определение их параметров проводилось с использованием одно- и многофакторных экспериментов, для чего привлекались соответствующие методы планирования, моделирования и оптимизации.
Оптимизация в однофакторных экспериментах проводилась по методу Кифера-Джонсона, а многофакторных - с применением ротатабельного композиционного плана.
Для портландито-карбонатной системы с оптимальным соотношением компонентов определение влажности смеси, обеспечивающей максимальное значение предела прочности при сжатии искусственного камня, проводилось методом Кифера-Джонсона с использованием чисел Фибоначчи (табл. 16).
В опытах при нахождении оптимального значения влажности предварительно назначались границы варьирования массовой доли воды в сырьевой смеси так, чтобы отыскиваемый оптимум попадал в эти границы.
Для системы, в которой известь гасилась водой, имеющей температуру (20±3) С (I вариант), был принят диапазон колебаний массовой доли воды 6 -15 % от массы сырьевой смеси с интервалом локализации А = 0,3 %. Для системы, в которой известь гасилась водой с температурой (100±5) С (II вариант), диапазон колебаний массовой доли воды принимался 6 - 10 % от массы сырьевой смеси с тем же интервалом локализации. Затем по заданным приемлемым интервалам локализации влажности определялись вспомогательные числа N по формуле N = (Wmax - Wmin) I А, где W - влажность сырьевой смеси, %.
Для получения значения N из рекурентного ряда чисел Фибоначчи находились такие числа Fn, чтобы выполнялось условие Fn_i N Fn. Число Fn показывает, что оптимум может быть локализован в 1/Fn первоначального интервала.
Для I варианта N = (15 - 6) / 0,3 30. Число N показывает, что оптимум должен быть локализован не более, чем в 1/30 первоначального интервала. Если Fs_i = 21, a Fs= 34, тогда имеем (F,, = 21) (N = 30) (FS = 34)
Это неравенство означает, что оптимум может быть локализован в 1/34 первоначального интервала. Число Фибоначчи Fs=34 соответствует необходимому числу опытов S = 8. При этом фактическая точность локализации оптимума составит Афакт = (Wmax - Wmin) I Fs АфаКТ= (15 - 6) / 34 = 0,26 (%W) Минимальный шаг поиска оптимума равен фактической точности локализации оптимума Лгшп = Афакт = 0,26 (%W) ДляII вариантаN = (10-6)/0,3-13. Оптимум должен быть локализован не более, чем в 1/13 первоначального интервала. Если Fs_i = 8, a Fs= 21, тогда имеем (FS.1=8) (N=13) (FS = 21)
Это неравенство означает, что оптимум может быть локализован в 1/21 первоначального интервала. Число Фибоначчи Fs=21 соответствует необходимому числу опытов S = 7. При этом фактическая точность локализации оптимума составит факт К.max — " miny s Афакт = (Ю - 6) / 21 = 0,19(%W). Поиск оптимальной влажности проводили по следующему алгоритму.
Первый опыт ставился в начале интервала, то есть готовилась смесь влажностью Wi = 6%. По результатам испытаний полученные из этой смеси прессованные образцы имели дефектную структуру в виде глубоких кольцевых трещин по всему объему, но предел прочности при сжатии непосредственно после их изготовления составлял ЯсЖ і = 5,7 МПа.
Второй опыт проводили в точке первоначального интервала, соответствующей влажности смеси, определяемой по формуле W2 = Wmin + Amin Fs.2 W2 = 6 + 0,26- 13==9,38(%). Образцы искусственного портландито-карбонатного камня обладали прочностью при сжатии R 2 = 9,9 МПа.
Имеем Ясж 2 Rex і- Следовательно, наш шаг в движении к оптимуму (отыскивается состав с максимумом прочности искусственного камня) был удачным и можно продолжить движение в этом направлении (рис. 28а). Третий опыт ставится в точке, соответствующей W3 = W2 + Amin Fs.3 W3 = 9,38 + 0,26 8 = 11,46 (%). Полученные образцы имели R = 11,3 МПа. Так как ЯсЖ з Ясж 2, то продолжаем двигаться к оптимуму в том же направлении.
