Десятые академические чтения раасн, 2006 г

Вид материала

Документы

Содержание Принцип полиструктурности в применении

Подобный материал:

• Десятые академические чтения раасн, 2006, 1092.49kb.
• Десятые академические чтения раасн, 2006, 1519.63kb.
• Концепция устойчивого развития в стратегии градостроительства франции 05. 23. 22 Градостроительство,, 332.07kb.
• Резолюция районной детской экологической конференции Десятые Басарукинские чтения, 39.32kb.
• План организационно-педагогической деятельности с детьми, имеющими ярко-выраженные, 77.33kb.
• Новосибирский государственный педагогический университет, 43.06kb.
• Академические программы и экзаменационные курсы в австралии международные центры Embassy, 146.35kb.
• Экология человек общество, 371.15kb.
• Министерство образования и науки российской федерации московский государственный областной, 2810.15kb.
• Рассказывайте детям о ценности чтения. Показывайте связь чтения с их успехами в учебе, 97.26kb.

СПИСОК литературЫ

1. Брехман А.И., Андреев Е.И., Семенов А.С. Битумная композиция. Описание изобретения к патенту РФ №2267506. // Б.И. №1 Опубл. 10.01.2006, 4 с.
   
2. Печеный Б.Г. Битумы и битумные композиции. – М.: Химия, 1990, 256 с.
   
3. ГОСТ 30740-2000. Материалы герметизирующие для швов аэродромных покрытий. Общие технические условия. – М., 1999, 34 с.
   

УДК 691.316.001

Сидоренко Ю.В., канд. техн. наук

Самарский государственный архитектурно-строительный университет


ПРИНЦИП ПОЛИСТРУКТУРНОСТИ В ПРИМЕНЕНИИ

К КОНТАКТНО-КОНДЕНСАЦИОННЫМ НЕСТАБИЛЬНЫМ СИЛИКАТНЫМ СИСТЕМАМ


Экономические преобразования, начавшиеся в стране, вызвали в промышленности строительной индустрии рост затрат на использование энергоносителей, природных ресурсов, транспортных услуг, снижение потребности в строительных материалах традиционного ассортимента, лавинообразное поступление на региональные строительные рынки импортных технологий и готовых материалов. В связи с этим при строительстве недорогостоящего жилья необходимо интенсивнее использовать местные сырьевые ресурсы, стремиться к увеличению разнообразия номенклатуры выпускаемых мелкоштучных и малоформатных изделий и материалов, а также внедрять малоэнергоемкие технологии, к числу которых, в частности, относится контактно-конденсационная (безавтоклавная) технология [1] по производству силикатных материалов. Одним из условий успешного развития и внедрения в практику строительства безавтоклавной технологии являются создание теоретических обоснований и моделирование процессов, обеспечивающих получение заданной прочности сырца изделия во время прессования. Однако, как показывает анализ научно - исследовательских работ по данной проблеме, механизм контактно - конденсационного упрочнения сырца раскрыт не в достаточной степени; не решены вопросы, связанные с надежностью контактов, образуемых нестабильными фазами при прессовании; не исследованы структурные переходы на различных этапах технологии.

В процессе развития данного направления намечены принципы и подходы к теоретическому моделированию систем подобного класса на макро- и мезоуровнях, позволяющие оценить влияние технологических параметров на прочность контакта между структурообразующими элементами [2-6]. Актуальность данной работы заключается в исследовании процессов формирования контактов на стадии прессования и упрочнения сырца изделия, что должно послужить импульсом для внедрения контактно-конденсационной технологии в практику производства стеновых и отделочно - облицовочных силикатных изделий.

Отметим, что в применении к твердеющим строительным композитам контактные взаимодействия рассматри­вались П.А. Ребиндером, Н.Б. Урьевым, Б.В. Дерягиным, А.Ф. Полаком, В.В. Бабковым, В.И. Соломатовым, П.Г. Комоховым, А.Н. Бобрышевым, М.М. Сычевым, Е.М. Чернышовым, А.Н. Плугиным, В.В. Капрановым и другими учеными.

По современным воззрениям процесс твердения трактуется как кинетический переход взаимодействующих частиц на различные энергетические уровни с изменяющимся спектром действующих сил. Окончательной стадией считается переход частицы в область ближней потенциальной ямы, где происходит необратимая химическая сшивка элементарных участков.

По В.Д. Глуховскому и Р.Ф. Руновой [1], под контактной конденсацией понимается срастание нестабильных частиц различных размеров (от коллоидных до макрочастиц), происходящее не на ионно-молекулярном уровне, а на уровне макросинтеза. Предполагается, что данная форма контакта реализуется для различных по размеру и форме частиц и зависит от резерва нестабильной фазы и давления прессования; при этом не происходит изменения химического состава, диспергации вещества до молекулярного уровня, перемещения макрообъемов материала частиц, подвода тепловой энергии. Эти особенности процесса позволили В.Д. Глуховскому рассматривать агрегацию нестабильных материалов как особый вид конденсации - контактную конденсацию.

Проведенный анализ различных механизмов межзерновой связи показывает, что в основе находится организация областей из элементов подсистемы более низкого уровня иерархии [2]. Что касается чистого фазового контакта между частицами, то его возможность определяется площадью атомных перемычек, способных противодействовать гидролизу, противостоять гравитационным силам (по критерию Н.Б. Урьева). Однако и в этом случае, согласно положениям молекулярной динамики, наблюдается перераспределение атомов в прилегающей зоне с увеличением числа контактов. Схему “полного слияния” частиц следует признать пригодной для взаимодействия образований с размером менее критического за счет большей подвижности сегментных участков. Для кристаллов с размерами более критического вероятность совпадения решеток следует считать малой. Уменьшение межфазной поверхности сопровождается уменьшением энтропии. Зона структурной неупорядоченности обладает градиентами химического, температурного потенциалов и т.д., в связи с этим - потоков различного свойства.

Таким образом, формирование межчастичных контактов осуществляется по иерархическому принципу полиструктурности В.И. Соломатова, т.е. “структура в структуре”, сверху вниз до ионно-молекулярного уровня [2, 4].

Отмечается мнение большинства исследователей о ключевой роли гелевой составляющей в формировании матрицы каркаса твердеющей системы, а также роли связанной воды.


Трудность моделирования процессов в рассматриваемой нестабильной системе связана с ее многокомпонентным составом, полидисперсностью составляющих элементов. Формируемая система имеет вероятностную структуру как на уровне капилляров - объемных пор, так и на уровне отдельного звена. В ней отмечаются пороговые явления и процессы самоорганизации. Во время своей эволюции система претерпевает ряд реологических изменений, включая разрывы сплошности.

Исходя из сущности процесса контактной конденсации, нами предложено провести моделирование не по технологическим переделам, а структурным. В этом случае, например, динамика формирования капиллярно - пористой перемычки между структурообразующими элементами будет представлять совокупность взаимосвязанных подмоделей для зон: высококонцентрированной объёмной области, зоны сжимаемого осадка, упруго - вязкопластичной зоны, зоны упруго-капиллярного тела с переменной плотностью. Каждая такая подмодель (блок) имеет подмножества входных, управляющих, выходных и внутренних параметров. Условие совместности заключается в равенстве входных и выходных параметров блоков. Всей системе в целом и отдельным ее блокам можно поставить в соответствие совокупность целевых функций с учетом принципов иерархии и подчинённости. Так как рассматривается формирование прочности композиционной структуры за счет фазовой агрегации частиц ограниченного подмножества под действием их силового деформирования, то, очевидно, в основе рассматриваемых моделей должны находиться принципы гранулометрической динамики. В этом случае системная модель должна включать в себя ряд подмоделей, учитывающих динамику изменения плотности распределения нестабильной фазы.

Таким образом, на основе системного анализа разработаны принципы и подходы к моделированию процессов контактно - конденсационного твердения с помощью комплекса взаимосвязанных моделей [4]. Также разработана математическая модель этапа подготовки низкоосновных гидросиликатов кальция в реакторе - кристаллизаторе периодического типа с учетом растворимости исходных фаз и кристаллизации новообразований, введены упрощения и допущения в модели. Проведено экспериментальное исследование особенностей подготовки нестабильных гидросиликатов кальция для контактно - конденсационного твердения. Предложенные механизмы создания прочности сырца на макро- и мезоуровнях подтверждаются работами по мембранным технологиям, сжимаемым осадкам, экспериментальными исследованиями [4].

Разработка теоретических обоснований должна послужить основой для изготовления местных эффективных бесцементных вяжущих и силикатных изделий безавтоклавного твердения, возможно применение результатов исследований в развитии новых технологий, использующих принцип отвердевания непосредственно в процессе формования изделий, и прикладных задач по разработке и проектированию композиционных материалов контактно-конденсационного типа в других областях (экструзия и вальцевание высоконаполненных систем, затвердевание в зернистых средах, консолидация осадков в системах очистки и т.д.).

Разнообразие существующих промышленных отходов (которые - помимо извести, кварцевого песка и кремнеземистых компонентов - также могут использоваться в качестве сырьевых материалов) по условиям образования, агрегатному образованию, химико-минералогическому и фазовому составам позволяет не только расширить сырьевую базу контактно-конденсационных материалов, но и значительно улучшить их строительно-технические свойства за счет направленного формирования процессов самоорганизации структуры на всех этапах технологии.


СПИСОК литературЫ

1. Глуховский В.Д., Рунова Р.Ф., Максунов С.Е. Вяжущие и композиционные материалы контактного твердения. - Киев: Вища школа, 1991. – 242 с.
   
2. Соломатов В.И, Коренькова С.Ф., Сидоренко Ю.В. Термодинамические аспекты контактной конденсации нестабильных силикатных систем // Известия вузов. Строительство.-Новосибирск.- 2001. - №2-3. - С.38- 44.
   
3. Коренькова С.Ф., Сидоренко Ю.В. Роль энергии активации в формировании механизма необратимой конденсации для безавтоклавной технологии // Проблемы строительного комплекса России: материалы VII международной научно-технической конференции: Уфа, 2003.- С.178 – 180.
   
4. Сидоренко Ю.В. Моделирование процессов контактно-конденсационного твердения низкоосновных гидросиликатов кальция: Дис…. канд. техн. наук.- Самара, 2003. - 217 с.
   
5. Сидоренко Ю.В. Механизм создания контактно-конденсационной перемычки между структурообразующими элементами на мезоуровне системы // Современные представления об инвестиционных процессах и новые строительные технологии: труды секции “Строительство” РИА.- М., 2004.- Вып.5. -Ч. 2. - С.168 - 178.
   
6. Сидоренко Ю.В., Коренькова С.Ф. О моделировании процессов твердения нестабильного вяжущего известково-силикатного состава // Научные труды Самарской школы материаловедов. / СГАСУ, Самара, 2005. - Вып. 1. - С. 97 – 102.