Оптимизация и управление технологическим процессом
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
оторые результаты системного анализа СТБ на втором иерархическом уровне (в масштабе зерна цемента)
Для начального периода смешения цемента с водой процесс структурообразования отождествляется с формированием вокруг зерна цемента оболочек воды (сольватных оболочек), которые увеличивают эффективный диаметр частиц, меняют свойства воды, способствуют возникновению в граничном слое зерна цемента электрохимического потенциала, формирует вокруг зерна цемента электрозаряженную среду.
Акты химических реакций, отмеченные для первого уровня иерархии СТБ, рассматриваются в непосредственном взаимодействии с поверхностью зерна цемента, которая, выступая в качестве подложки для зародышей кристаллических новообразований, облегчает и делает более вероятными процессы конденсации и кристаллизации новой твердой фазы; предопределяют расположение новообразований вокруг зерна цемента в виде разрастающихся сферических глобул переменных состава и структуры.
В свою очередь новообразования выступают в качестве активных центров для адсорбции дополнительных объемов воды и для надстройки новых структурных элементов.
Таким образом, на втором уровне иерархии общие представления об элементарных актах гидратации клинкерных минералов и образования твердой фазы трансформируются в представления о совокупности этих актов в дисперсной системе, в которой каждое зерно цемента представляет собой как бы локальную систему, реализующую, по существу, одни и те же акты гидратации и твердения; в то же время зерно цемента выступает как элементарная ячейка системы твердения более крупного масштаба, для которой акты второго уровня приобретают статистический смысл.
В количественном аспекте явления и процессы второго уровня можно представить лишь выборочно. Например, для величины электрического потенциала, для давления в пленке воды.
2.3.4.3 Некоторые результаты системного анализа СТБ на третьем иерархическом уровне - в масштабе структуры цементного камня
На этом уровне иерархии СТБ рассматриваются явления и процессы, обеспечивающие переход от локальной к глобальной связности системы.
Причем, достаточно отчетливо выделяются два периода: 1 - раннего нехимического структурообразования, 2 - основной период гидратационного твердения и структурообразования. Принципиальное отличие этих периодов связано с основополагающими законами их протекания, а именно: в период раннего структурообразования глобальная связность системы обеспечивается, в основном, комплексом, так называемых, слабых взаимодействий, характерных для любой дисперсной системы, среди которых особая объединяющая роль принадлежит капиллярным силам; основы этих явлений достаточно изучены и представлены в таких научных дисциплинах как физическая и коллоидная химия, механика дисперсных систем (за рубежом - механика гранулированных сред); в период гидратационного твердения глобальная связность системы становится зависимой от процессов кристалло-химической природы, с развитием которых изменяются такие важные для свойств цементного камня характеристики, как статистическое распределение в объеме цементного камня контактов срастания, объемная концентрация новообразований, морфология цементирующих веществ, распределение в твердеющей системе воды по видам связи.
По мере нарастания связности системы носителями свойств становятся не отдельные зерна цемента, а система в целом, которая в силу определенной стереорегулярности структуры может рассматриваться как гомогенная среда с определенным набором структурных, реологических, физических, тепловых и других характеристик. Это в свою очередь позволяет для оценки состояния твердеющей системы применять уравнения, описывающие поля температуры, влажности, напряжений и др., то есть появляются основы для математических моделей.
2.3.4.4 Представления о СТБ на масштабном уровне структуры бетона как композиционного материала
Этот уровень иерархии ориентирован на реальную структуру бетона как конгломерантного материала, в котором цементный камень выступает в роли матрицы для размещения зерен заполнителя и иных макровключений. Рассмотренные на предыдущих трех уровнях процессы и явления, обеспечивающие твердения цементного камня, остаются определяющими, однако на их ход влияние оказывают макровключения, которые могут существенно изменить влажностное и температурное состояние ц. к., нарушают непрерывность капиллярно-пористой структуры, выполняют роль релаксаторов напряжений, делепферов для трещин и др. Именно для этого уровня мы стремимся получить математические модели, отражающие внутренние связи между выходными и входными параметрами.
Как известно, в качестве основных путей получения таких моделей могут рассматриваться те же пути:
- аналитический, основанный на анализе процесса и привлечении к описанию известных уравнений химической кинетики, тепло - и массопереноса, напряженного состояния.
- экспериментально-теоретический, предполагающий уточнение с помощью постановки серии опытов специфических характеристик в рассматриваемых аналитических зависимостях.
- феноменологический подход или метод "черного ящика", ставящий своей целью формальную зависимость между выходами и входами, не вдаваясь в сущность происходящих явлений и процессов. Такой подход бывает оправдан при постановке управленческих задач для относительно узкого диапазона функционирования объекта уп