автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Оптимизация технологии и оценка качества строительных материалов методом акустической эмиссии

¿9 1 1 9 г

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ им. В. В. КУЙБЫШЕВА

На правах рукописи

ФОКИН Георгий Александрович

УДК 691.4:66.041.9

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

05.23.05 — строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва — 1992

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительном институте им. В. В. Куйбышева.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, старший научный сотрудник Н. Н. Долгополов,

доктор технических наук, профессор И. Э. Школьник, доктор технических наук, профессор В. С. Горшков

Ведущая организация Всесоюзным научно-исследовательский институт физических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ).

Защита диссертации состоится « . » 199 2 г.

в « 1!)"Г» часов на заседании специализированного совета ло строительным материалам Д.053.11.06 при Московском инженерно-строительном институте им. В. В. Куйбышева: Москва, Шлюзовая на'.б., 8, в а\*д.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Просим Вас принять участие в защите и направить Ваш отзыв по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, 26, МИОИ им. В. В. Куйбышева, Ученый совет.

Автореферат разослан :«

1Н . »сктчгБр^ээй г. № . . . .

Ученым секретарь Специализированного совета, профессор, д. т. н.

Л. А. Алимов

Актталънооть. Получение эффективных строительных материалов о комплексом. заданных свойств связано о оптимизацией технологических, параметров и действенным контролем хсачества в процессе изготовления.

.Рошоиие этой задачи стало во.змознш благодаря 'применению в прошмлегшооти новых, прогрессивных методов неразрушащего ■ контроля. Среда них наибольшей перспективностью характеризуотся .штод акустической емисо'шг, который обладает высокой чувствительностью к структурншигменешиш на всех стадиях твердения. Однако дая'успешного использования г.гатЬда афотической эмиссии пра-иешйольнок строительнш материалам необходимы теоретические обобщения,.огшралциеся на сйотематичеокие экспериментальные по-

слодовшшя в этой облаотп.. . .

Требуется создание единой методики регистрации и обработал сигналов шсуотической ошоош,, поступающих па приемно-преобразу-в!деэ устройство, при к&блвдешш га изменением интенсивности тре-щсшообразоБШИя на стадии форглгровгиюл структуры и оценке качеот-ва готовых изделий. .

.Необходима разработка прнборннх -коишгакоов, предназначенных для использования метода в оадодоких условиях, о целью корректировав тешаратуршсг рекшдов, обеопечиваидих минимальное разрушений отруктурн при сушка ц обжига керамических кздалий, а такжэ при тепловой обработке строительных материалов на минеральном вянущем,

Диссертация посвящена изучению вопросов возникновения а гсь котика развития локальных разрушена!! структуры, Ълаяшот технологических факторов на деструкции и качество продукции, а татке поропектквам дальнейшего развития таких нсоледовашй.

Работа виполпеиа в соответствии о цикловой программой Гоо-

етроя СССР 0.Ц.031 по отраслевым (научно-тегничеоюш проблемам 0.55.16.049 И 0.Ц.031.035.03Ц).

Цель и задача работы:

1. Разработать теоретические полсавнкя о возможности использования метода акустической киоски в технологии сгроятелышх материалов. ■

2. Разработать технологические приемы, способствуввдаэ оптимизации технологии строительных материалов (бетона, гаясовцк изделий, пеностекла, керамики).

Научцая новизна. Разработаны георатичеокие положения о закономерностях изменения эксплуатационшхх характеристик бетонов, гипоа, керамики, огнеупоров, пеностекла в зависимости от интенсивности деструкции на стадии формирования структуры а черодуэ-щихоя воздействий внешней ореда, установлена роль интенсивности деструкции в объема материала.

Обоснована возмсанооть использования шгодо ащустичеокой вшсоии душ решения задач оптимизации технологии и прогнозирования оксплуатациошМ стойкости строительных материалов.

Созданы научно-методологические основы определения дострук-ции строительных материалов на стадии производства, испытания и эксплуатации метода.™ акустической зьяссии.

Дана классификация основные видов разрушения, дозволяющих прогнозировать стойкость изделий б внешним агресспвнш воздействиям о учетом конкрогпшс условий эксплуатации..

Установлены зависимости ыезду маханпчесюшл шшряаоншшл в иатерагишх и иаионаниеи скорости поступления сигналов АЭ, физической основой которкк являются изменения объемного количества дефектов структуры ври динамической воздействии на строительные материалы.

- Б -

Установлена связь изменения интенсивности поступления АЭ з процессе формирования структуры бетона о внутренними энергетическими потертш, которые отраяаат реакцию дефектов структуры материала па условия твердения. - . "

Определеныкачественные я количественные зависимости ыезду качественными характеристиками ряда строительных материалов п параметрами, характеризующими степень разрушения структуры.

Внерзга получены аналитические зависимости стойкооти искуо-отвешшх строительных материалов к внешним воздействиям, которое определяется количеством к характером распределения микро-и калфотрещии, возникающее при формировании структуры.

Установлено, что механические характеристики изделий глогут быть существенно улучшены ограничением развития деструктивных процессов на стадах изготовления путем упорядочения структуры а равномерного распределения температурных полей, что достигается введением нерастворимых добавок, создашщпс локальные электричео-кио пата пли обладаэдих повшшпноа теплопроводностью.

Практическая ценность результатов диссертационной работы еаклячаэтся в создании методологических принципов выбора оптимальных реяимов твердения минеральных вяжущих методом акустической вмаоспп. Разработаны технологические решения по оптимизации процесса отруктурообразошгия при обаигэ строительной керамики, обеопечивалцпв повышение физико-механичооких показателей. Разработаны практические исронрштия, позволяющие уокорить процеоо оуикя кирпича пластического формования бэа возрастания интенсивности трещиносбразовшшя, что обеспечивает повышение качества обапгового. ^шрпича.

Дяя изучения овоЯств строателышх штариалов методом АЭ была создала блок-схема и сконструирована установка для паоледова-

нил структурных изменений отроителышх материалов, которая' наг-раздеиа серебряной и бронзовой медалями ВДЕК СССР. Прибор "Карах" - почетной грамотой НТО Стройшщустраи СССР. "Установка доя исследования кинетики спекания порошкообразных материалов" - почет-тш градготаш Приволжской региональной и Всероссийской: выставок студенческих работ вузов страны. ' .

Новизна методических разработок потдезрздааа чагцрнадцатьй авторскими свидетельствами,' технологическим п тохшчосшш районаяки, являющимися следотвием разработанной теории.

Осиовше пршщшш применения акустической огяюсип пзлесшш

в методическом руководство "Использовашге метода акустической •

»

вшссш в оптимизации технологий и контроля свойств строателышх материалов", используемо» с учебже процессе ШСШ им.В.ВЛфйбн-шова.

Результату, яушшулв*. Результаты работ исиользозшш при раочете поточной диша» для обита керамзита в г.Ухте'; позволили

провести- разработку технологических ролимов скоростного обката . кирпича в зкепериментальном дохе коовайерного производства на 1Ълкадокок иршоа заводе-. Разработашша пояошаш дршлеавни для создания недодаю и уотаиовок' при совершенствовании технологии оуика и об®зга каршка швкиивского формовалия гга мальком заводе ВНйИозфгаг» Пелтуссвскш заводе- ЗКДТ„ Ивановской кцрЕшчиом завода & 2х Йрн оозоешдг гешоратарных рззамов облита пеностекла на технологических линиях Гомалгсшго стеклозавода.

Эаоцомячемшй эффект ох вдодрояия па киршшых заводах . ызтодаяя е установки составляет на стада ерика 20 тис.руб. па 10 шы.шт. ¿саранча, па отадаи обгшта 10 тыс.руй» на 1С млн.от. При Еоатрояэ. свойств пеностекаа методом сяустЕчоской вмассаа

142,8 тыо.руб. в год для одного завода.

Апробация исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 41 работа, в ¡сличая одно методическое пособие и 10 авторских-свидатольотв. Результаты исследований докладавалиоь на: Всесоюзной конференции по ячеистым бетонам (Пенза, 1966), Координационном оовощаяии по гидротехнике БНИИГ им.Б.Е.Веденеева (Лешшград, 1969), П симпозиуме "Экспериментальные иоследовшшя инженерша сооруконшГ (Ленинград, 1969), Международном симпозиуме по норазрушавдим методам контроля (Прага, ,1970), Республиканской конференции по исследованию влияния режимов гидротермальной обработки (Таллин, 1966), Объединенной сессии научно-исследовательских институтов Закавказских республик по строительству (Баку, 1971), I Всесоюзной иаучно-тохничвокой конференции по теории, производству и применению искусственных конгломератов (Брест, 1979), И Всесоюзной конференции по импульсным давлениям (Мс)оква, 1979), 1У Республиканской конференция по долговечности конструкций из автоклавных бетонов (Таллин, 1981), Республиканской конференции по алектрофизическим методам контроля качества композиционных материалов (Киев, 1981), а также научно-технических совещаниях Минпромотройматериалов РСДОР, ВНИИотроы им.П.П.Будникова, ВХО иы.Д.И.Менделеева, технологического инотитута им. И.А.Грии-манова и на Воеооюзной научно-технической конференции "Состояние а перспективы развития электротехнологии" (17 Бенардосовские чтения).

0 использованием разработанных теоретических положений, ыэ-тодак и аппаратуры при непосредственной участии'автора как консультанта выпо,таено и успешно защищено 8 кандидатских диссертаций (под научным руководством докторов технических наук, профео-

- в -

соров А.П.Меркина и Ю.П.Горлоза).

На защиту выносятся:

- теоретические полотания об управлении свойствами конгломератных систем путем регулирования процессов дефектооброзования на стадии омоноличивания и оксплуатации;

1

- методика и аппаратура, позволяющие на сашх ранних стадиях регистрировать и изучать.кинетику возникновения и развития дефо-ктов в различные периоды жизни конгломератов;

- аналитические выражения, полученные в работе в результате обработки експеримеитальных данных и теоретически;

- описание процессов деструкции и методы расчета основных окс-плуатационных характеристик строительных материалов.

Основными положениями, подлежащими защите, являются следующие :

- при решении проблемы оптимизации технологии и свойств строительных материалов необходимо учитывать физико-химические процессы, являвшиеся причиной возникновения деструкции, которая 1шеот место на стадии изготовления и эксплуатации;

- иеханические характеристики материалов могут быть улучшены ограничение« развития деструктивных процессов путэм упорядочения структуры на стадии изготовления и равномерного распределения температурных полей. Это достигается введением нерастворимых добавок» создающих локальные електрические поля или облодающш повышенной теплопроводностью;

- эксплуатационные свойства строительных материалов моею уворе; но прогнозировать ускоренным способом с помощью информации, п лученной методом АЭ, основываясь на результатах теоретических И експеримеитальных исследований диссертационной работы.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов ».библиографического списка, включающего 39Ь литературных источников, иллюстрирована 97 рисунками, 25 таблицами.

СОДМАНИк; РАБОТЫ Возрастающие требования к повышению качества и снижению себестоимости выпускаемой продукции связаны о совершенствованием технологии строительных материалов. В указанном направлении ведутся интенсивные поиски, и к настоящему времени достигнуты определенные успехи. Недостающим ивеном в этих поисках является отсутствие достаточно обоснованных таорзтичеоких положений, связывающих закономерности образования дефектов при формировании скелета материала с кинетикой разрушения при механических испытаниях и эксплуатации,

Теоретические положения, лежащие а основе взглядов на струк-турообразовалш, позволяют производить расчеты прочности новообразований в локальных областях, но на обеспечивают требуемую точность при оценка механических характеристик конгломератных систем. Анализ имеющихся расчетных формул позволяет сделать вывод, что связь мег/ду микро- и макропроцессами возможно установить, если учитывать кинетику локальных изменений в материало, обусловленных ростом кристаллов и другими факторами. Общеизвестно, что эксплуатационные свойства искусственных материалов закладываются в период изготовления. Однако, пак свидетельствуют литературные данные, пока отсутствует признанный способ определения кинетики дефектообразовання на стадии формирования структуры. Наши долголетние исследования н имеющиеся данные говорят о перспективности применение для таких целей звукорегистрирующей аппаратуры, которая позволяет фиксировать выделение избыточной энергии в локальных зонах. Это положенно лежит в основе метода акустической

эмиссии, который обеспечивает надежную регистрацию момента возникновения микро- и макротрещин в различное время жизни конгломератов. В связи с этим имеет большое значение разработка метрологических основ, обеспечивающих применение кЭ для активного контроля качественных характеристик строительшх материалов.

В общем объеме технологических исследований значительное внимание уделено изучению влияния на интенсивность деструкции условий, при которых происходит формирование структуры. Результаты исследований позволили создать научно-технические основы получения материалов с малодефоктной структурой путем торможения развития микро- и макротрещин на стадии изготовления.

С целью обеспечения оптимальных условий сушки и обжига строительной керамики проведен подробный анализ закономерностей Поступления сигналов АЭ на различных стадиях тепловой обработки. [1а основании этого анализа получено уравнение, обеспечивающее выбор необходимых условий для создпния керамических материалов с заданными свойствами. Результаты этих исследований являются основой для дальнейшего совершенствования промышленного производства строительной керамики.

Влияние эффективности мероприятий, направленных на совершенствование технологии искусственных строительных материалов, оценивается по результатам лабораторных испытаний образцов. Обязательным« являются испытания на механическую прочность и морозостойкость. Изучение с помощью АЭ закономерностей разрушения при данных видах воздействия вскрывают сложную функциональную взаимосвязь между этими характеристиками, которая, в первую очередь, зависит от характера распределения локальных несовершенств структуры в теле конгломерата. Подученные данные позволили наметить цутя повышения надежности и достоверности прогно-

за степени эксплуатационной стойкости изделий к внешним агрессивным факторам.

Ужа много лег внимание технологов привлекает проблема морозостойкости конгломератных систем. Изучение кинетики разрушения при воздействии отрицательных температур о помощью AÜ и других физических методов и последующий анализ полученных экспериментальных результатов позволили сформулировать ряд положений, которые могут составить основу будущей теории морозостойкости. Кроме того, они позволяют производить подбор компонентов, обеспечивающих повышение морозостойкости бетонов.

Работы, связанные с созданием новых материалов или совершенствованием технологии традиционных, включают в качестве составной части изучение законов возникновения и,развития микро- и макродефектов. Подход к рассмотрению данного вопроса йожет быть самым различным, но суть его а общем случае заклочаетоя в подборе составов и режимов обработки таким образом, чтобы прочность и стойкость материалов имела оптимальное значение. В атом плана можно говорить, что задача выявления определенных закономерностей зарождения и развития трещин имеет всеобъемлющее значение.

К сожаление; пока нет четких теоретических положений, позволяющих описывать законы деструкции конгломератных соединений; нет общепризнанной методики выявления зарождающихся трещин в период омо-ноличивания. Это задерживает развитие новых технических решений, предусматривающих создание для НУВД строительной индустрии высококачественных материалов.

' ^ #

С помощью Aü нами оксперимантально подтверждено, что деструктивные изменения в структуре могут происходить на всех стадиях жиг-

эни материала, причем заложенные в период формирования каркаса дефекты развиваю гея в дальнейшем при механическом нагружении и arpee-

сивном воздействии различных внешних факторов. В ряда случаев для сокращения длительности производственного цикла широкое распространение получила тепловая обработка изделий. Однако, например, при гидротермальной обработке микротрсщинообразование в бетонах резко возраетает. По литературным и нашим данным подобные нарушения структур могут не уменьшать несущую способность изделий, но понижать водостойкость, морозостойкость и др. характеристики. Единые обобщающие выводы по данноцу вопросу в литература отсутствуют. Это объясняется недостаточной изученностью кинетики структурных изменений 8 период тепловлажностной обработки, что обусловлено трудностями проведения измерений. Нами показано, что снижение влияния деструктивных процессов возможно достигнуть цутем корректировки режимов тепловой обработки в зависимости от кинетики структурных изменений в материале.

Несоблюдение тепловых режимов обработки разрушающе действует также на изделия керамической и стекольной промышленности, огнеупорные и теплоизоляционные материалы. Одной из причин разрушения, наряду с удалением физически и химически связной воды, являются фазовые переходы, сопровождающие процессы обжига и охлаждения. Данные, подученные методом АЭ, свидетельствуют, что разрушение керамических изделий в период термообработки носит многоступенчатый характер. Uto обстоятельство не позволяет производить с достаточной точностью выбор оптимальных режимов обжига. Имеющиеся же обобщения и теоретические выводы не всегда дают возможность производить необходимые расчеты для установления режимов обжига и охлаждения. Применение аналитических выражений затрудняется из-за наличия в формулах практически неопределяемых параметров.

Все ото говорит о необходимости проведения активного контроля в период формирования структуры отроитмьных материалов. Степень его надежности определяется, и первую очередь, совершенством технических средств и методов измерений. 1) ятом направлении в области

- и -

строительных материалов достигнуты значительные успехи. |Лирокоа применение получили радиометрические, акустические, дилатометрические и многий другие методы исследований. Однако современное состояние метрологического обеспечения далеко не удовлетворяет потребности ннуки и производства, тек как известные методы в большинстве случаев лишь .регистрирует факт неудачно сформированной структуры. Анализ имеющихси расчетных формул показывает, что они не учитывают деструктивный изменония в материале, вызванные ростом кристаллов и другими факторами.

Ь то »о вримя результаты, полученные методом АЗ, свидетельствуют, что в конгломератных системах процесс разрушения связан о постепенным накоплением дефектов на различных стадиях формирования структуры, итсутствие над«жных методов регистрации микро- и мвкро-дефоктов породило ту ситуации, что в настоящее время нет деже приблизительной градации' дефектов по форме, размерам и степени влияния на эксплуатационный свойства материалов.

Таким образом, только подробное изучоние взаимосвязи между микро- и макрояалениями может способствовать дальнейшецу совершенствовании технологии изготовления строительных материалов. Проведенные исследования позволяют считать, что ведущее место должен занять метод акустической эмиссии, который дает возможность осуществить активный контроль за состоянием структуры изделий в период изготовлиния и последующих лабораторных испытаниях.

Достоверность экспериментальных данных, в первую очередь, оп-

редиляегся применяемой регистрирующей аппаратурой, Установки для

*

акустико-эмиссиишшх исследований должны обладать быстродействием и иметь высококачественные блоки приема и воспроизведения. В свя-1* о эгим имеют большой »начение разработки по улучшению качествен-

ных показателей существующих устройств для регистрации сигналов АЭ.

Подбор аппаратуры осуществлялся в зависимости от условий проведения эксперимента. Учитывался уровень сигналов АЭ, фильтрующая способность материала, частотный диапазон и т.д. Например, при проведении исследования по изучению сушки, обжига и охлаладения керамики, гранулированного пеностекла, огнеупорных и теплоизоляционных материалов имеет место переход от рыхлого состояния вещества к керамическому черепку. Это изменяет удельный акустический импеданс среды, поэтому воспринимающий тракт должен обладать при высокой помехоустойчивости относительно широкой полосой пропускания. Это было достигнуто за счет применения вертикального керамического волновода, присоединенного под углом 90° к щупу датчика и вывешенного на амортизирующих подвесках. Такая конструкция позволяет совместить помехозащищенность от вибраций о удобством крепления исследуемого образца в поле высоких температур.

Наиболее сложным является проведение исследований по изучении процессов омоноличивания строительных материалов на минеральном влясущем. Здесь анергия акустических колебаний практически полносты поглощается при переходе из менее плотной среды в более плотную, поэтому была создана установка, работающая в низкочастотной части звукового спектра. С целью гашения вибрационных помех для датчика изготавливалось демпфирующее устройство. Благодаря развязке приемной части датчика от массивного корпуса удалось практически полностью избавиться от акустических помех. С помощью данной установки исследована кинетика твердения портландцемента, БТЦ, гипса. Повторные эксперименты свидетельствуют о хорошей воспроизводимости результатов.

Установка для исследования общестроительных и специальных свойств строительных материалов, а также морозостойкости конструк-

тивно отличается от рассмотренной. Работа ее основана на намерении интенсивности сигналов АЭ, сопровождающих процессы деструкции а материалах. Результаты измерений автоматически записывались на диаграммную ленту и очитквалиоь с цифровых индикаторов. С целью повы-оения достоверности полученной информации и улучшения помехоустойчивости предусмотрено специальное устройство выделения полезного сигнала, что даот возможность нспользоаанил дайной установки без дополнительной экранизации. Установка включает олодувщнэ основные блоки! анализатор спектральных характеристик сигналов АЭ; блоки выделения полезных сигнадоа; перэсчзтное устройство; самописец и блоки питания, связанные мзэду собой гибкий кабелем. Измерения производятся о помощью двух выносных датчиков (основного л компенсационного), снабженных предварительными усилителями, что позволяет делать замеры на больших раоотояниях от аппаратуры.

Обработка Экспериментальных данных проводилась о помощью ми-кро1Ш - "ДЬК-ЛЙ", "Искра- 10Л)". Для. оценки значимости факторов применялся многофакторный дисперсионный анализ.фланирование ексцн-римента осуществлялось латинским и гроко-латинским квадратами. С целью определения степени влияния факторов на кинетику деструкции применялся многофакторный эксперимент о ортогональиш планированием «¡к. Оценка значимости факторов производилась кап по выходным характеристикам, так и по зарегистрированное значению параметров акустической эмиссии.

Процессы структурообраяования и деструкции, оопровоадающио твзрдвниа минеральных вяжущих, неразрывно связаны друг о другом.

I

Но, несмотря на обпирныз исследования процессов гидратации, остается открытым допрос степени влияния на кинетику дефектоэйраэования различных факторов.

Для выявления индивидуальных и общих причин, ухудшающих выходные характеристики изделий на минеральных влгущих, изучались сако-номерности возникновения ЛЭ.при твердении полуводного гипса и бетонов нп основе цементного вянущего. Варьировались значения температуры, воды затворения, отношение В/Г, В/Ц, Ц/И и время вибрации.

Оценка хода процесса твердения давалась по численному приращо-(Ша сигналов ЛЭ ^ . Проведенные эксперименты показывают, что начало схватывания гипсо соответствует проыеящгтку времени, за который принимает Максимальное значение. Конец - совпадает о началом стабилизации АЭ, т.о. когда приращо1Шо£ддД-*£| . Изучониз закономерностей возникновония АЪ позволяет выявить совокупность причин, ухудшающих мехвничаскиа характеристики гипсовых издолий. Общап закономерность ыавду сумкой приращения импульсов ЛЭ, зарегистрированных п период твердения, и прочностью аппроксимируется кривой, продставлбниой на рис. I. Из анализа экспериментальных результатов следует, что она списывается экспоненциальной аависшостьи

Йсж" нехр[п*д],

гдо П - пористость материала) Д - дефектность, оцениваемая по

• Резкое возрастание ЛЭ в аеагрпхопагшоИ области еввдетельет' вуот об интенсификации доструктианых процессов, возникающих а розу льтото комплексного воодайеттш факторов физико-химического характера. Очевидно, ста область соответствует ыакошалыюцу значении прочности, ноторуи иояйо достигнуть длп данного вягущого, изменяя условия твердений. Дадыюйзоо увеличение оо заыоддлотсл из-за резкого возрастания внутренних »шпрягзний, вызывающих сятсзкаЕцза /банальных разрушений.

Анализ результатов кногофакторного ошшршента н оценке згга-чимооти факторов по р -критерию поэмдо» считать, что ййибольввв ялпянио на прочность образцов окиздаалт температура. Повшеии*

ГЛчо1

а

Т

ю /г Й««япа'

Рио.1. Изменение суши импульсов АЭ при твердении гипса

температуры, ускоряя процеос твердения, способствует усиления дафек-тообразоиания, что сопровождается снижением кубвковой прочности образцов. Особенно сильно это сказывается при приближении к температурам 313+318 К, при которых наиболее интенсивно проходит твэрденнэ гипса. Исследозания кинетики формирования структуры полуводного гипса при постоянной Б/Г выявили у регистрируемой суши импульсов АЭ наличие острого акстрзмума а области температур ¿03+305 К. При вибрации в том на интервала наблюдается • возрастать ¡экстремального значения £лДА , что можно объяснить усилением процэссоп деструкции за счет ускорения роста кристаллических сро-сткоз. Аналогичный экстремы наблюдается для различных В/Г при постоянной температура (рис.,?). Данный процесс приближенно можно описать уравнением вида: Дя) * Вб» ГА° параметры А и В определяются условиями эксперкмэнта{ К. - отклонение от экстремального значения. В общем случае кинетику твердения гипса для различных В/Г мояно разбить на. две области. Первая характерна для твердения жестких смесей, вторая - пластичных.

Анализ данных, полученных при сжатии гипсовых образцов пока»

зывает, что в области екстремального значения импульсов АЭ (рис.Я) существенное снижение прочноотн не наблюдается.

Подобный эффект вызван тем, что прочность, являясь интягра-

У Мча

Рис.2, Влилииз В/Г но дост рукцио формовочного гипса

льной характеристикой, не огранает закона распределения микродефактов по размерам в тале материала. Этот факт язлязтся одной из причин наблюдающегося несоответствия иецду значениями прочностных характеристик г, стойкостью строительных издо-лий к внесним воздействиям. _Тверданиэ цзионта в нормальных yeas а в в]г 0ТЛ;1чайТсп от твердения riin-са своой продолкительнои'ыз, что эотрудняе»? изучение физино-х чос-ких процессов, соправо/вдоющих образование каркаса материала.

Кривая деструкции при твердении до,ает явно &ырош»ший максимум. Высота п положит шшсицума определяются значениями Tetaopa-туры, В/Ц, Ц/П и др. исходными параметрами. Для портлпндцеионта мокно выделить три области расположения накекцушв (рис.З).

Наибольшое значзнпо^а/Л имеют материалы, ь'спсщуш которых заключены иевду 3,6*5,6 ч. У ?аких образцов отиачается наибольшая потеря прочности при ыехаиичзскнх испытаниях. Прочностные характа-рнстики полученных материалов в значительной мера зависят от времени начала интенсивного поступления импульсов ДЭ. Если максимальное количество рзгистрируотся в коагуляционный период, образцу кмопт Bucoi^no прочность. Интенсивное поступление сигналов AU в период схватывания сопровождается снижение» прочности. Очо-, видно, причина подобного явления связана с разрушением потерявшей пластичность массы, поотоцу процессы евмозалечивения трещин проходят менее интенсивно, чем деструкция. Исследование влияния ос-

- 1У -

5

1

5к% '

ноаных структурообразующих технологических факторов на кинетику деструкции показало, что, как и в случае гипса, здесь имеет место наличие двух областей (рис.2). Первая характеризует жесткие, вторая - пластичные смеси. Такал закономерность, очевидно, связана

йти^Ша

Ш

Т^сс о изменением механизма кристаллообразования в цементной системе. При малом количестве води затво-рения прочность обеспечивается из

//Г^//^ л°й пористостью и двфектностьп.

е воды затворения способ-

ЧГчяе ствует постепенному возрастанию прочности, что является результатом постепенного возрастания про-реагировавшегообъема при незначи-

Рис.Характер дефоктообра-зованил при твердении цемента:

а - подольский завод; б - Воскресенский завод тельном увеличении пористости.Для

пластичных бетонных смесей возрастание водоцемэнтного отношения сопровоздэитоя практически линейным уменьшением сигналов ЛЬ.

Этоцу способствует увеличение пористости материала.

Подученные результаты говорят о принципиальной возможности по установленным корреляционным зависимостям осуществлять производственный контроль за технологическими параметрами твердеющих бетонных смесей, что слулшт предпосылкой создания автоматических систем управления процессом формирования структур».

Проведенные исследования свидетельствуют, что ыетод АЭ позволяет собрать информацию, которая дает возможность ответить по крайней моро на два вопроса. Первый связан с технологией изготовления строительных материалов и предусматривает выбор оптимальных параметров компонентов вянущих и условий твердения. Б работе рассмотрена конкретная схема активного контроля процессов деструкции для осуществления автоматического регулирования температурных режимов, которая обеспечивает получение материалов с оптимальной структурой. Второй вопрос связен с закономерностями формирования кристаллизационной структуры при твердении минеральных вяяущих. Выяснение влияния различных факторов на кинетику роста кристаллов позволяет не только обеспечить условия для получения структур о минимальной дефектностью, но и определить конкретные значения В/Ц, изменяющие характер развития етих структур.

Это позволяет оценивать эффективность мер, направленных на улучшение структурных характеристик. Исследования показывают, что введение долей процента активных и инертных добавок существенно изменяет кинетику поступления сигналов АЭ. Поэтому возникает возможность определить минимально допустимое количество добавки,обеспечивающее улучшение заданных характеристик материала. В основе этого способа лежит следующее положение. Снятие напряжений в локальных участках происходит за счет возникновения сети микротрещин, что обеспечивает условие минимума энергии системы. Часть микротрещин, достигвих критической длины, развивается при механическом нагруяении цементного камня, гипса, кирпича и др. материалов. Введение оптимального количества добавки позволяет замедлить или приостановить рост микротреарт, заложенных в период изготовления. Это вызывает улучшение прочностных характеристик перечисленных материалов.

Практически поставленная задача может быть решена следующим образом. Известно, что места высоких механических напряжений представляют собой область повышенного потенциала влектричеокого поля, поетому наиболее правильный путь повышения прочности связан о подбором добавок, концентрирующихся на дефектах структуры. Такой подход позволяет значительно повысить прочность обжиговых материалов. Проведенные исследования по оптимизации процессов структурообраэо-вания дают возможность наметить направления, обеспечивающие получение минидефектной структуры для материалов, подвергающихся тепловой обработке. Одним из них является отбор избыточной воды гигроскопичными веществами. Второе направление основано на создании локальных олектричвских полей за счет введения в сухую смесь поляризованных добавок. Подобную структуру имеют, например, поляризованные сегнетоелектрики. В основе третьего лежит следующие положение. Исходные материалы, используемые для производства керамических изделий, обладают низкой теплопроводностью. Это порождает в теле неоднородное температурное поле, ¿регулятором температурных режимов могут служить введенные в объем материала добавки о электронной теплопроводностью.

/Г-

Непосредственная проверка сформулированных положений на строительной керамике, огнеупорах, бетонах показала, что введение 1*2% оптимизирующих добавок позволяет значительно повысить прочность. Так, в керамических изделиях при добавлении перлита в количестве 0,5t2X, после обжига отсутствуют трещины и раковины; увеличение

прочности достигает 40*50$. Сумма регистрируемых импульсов АЭ

*

уменьшается в пять раз. bio подтверждает положение о взаимодействии электрических полей о частицами введенного компонента.

г

d огнеупорных издолиях для создания локальны! влектричеоких полей в сухую имооь перлита и корундового заполнителя вводилось

0,6*2$ ниобата лития. Образцы проходили гидротермальную обработку и автоклаве при Т=443 К. Испытания показали, что поляризующие добавки приводят к возрастания прочности в 2*2,5 раза по сравнению о контрольными образцами, а сумма импульсов кЬ уменьшается в 81-10 раз. Введение неполяризовонной добавки в результате сильного деполяризующего эффекта приводит по сравнению с контрольными образцами к аналогичному снижению прочности и возрастанию суммы ЛЭ. Проверка третьего положения проведена на кирпиче. В глину вводилось 0,5*2$ алюминиевой цудры. Образцы, изготовленные по катод/ полусухого.прессования, обжигались при температура 1123 К. Контрольные} образцы покрылись трещинами и оплавились, с добавками -сохранили свой первоначальный вид. Предел прочности у них возрос в 2,Ь'раза, хотя скорость нагревания составляла 20 град/мин, а охлавдоние образцов проводилось на воздухе в ракшэ термоудара. Общее количество импульсов АЗ на стадии охлавдения уменьшилось на 80+90$ в сравнении с контрольными образцами,

Изучение с помощью ЛЭ кинетики дефектоабразования показывает! что наибольший эффект достигается при применении совокупности рассмотренных добавок. Выбор оптимального количества вводимых компонентов производится путем предварительного исследования степени их влияния на кинетику поступления сигналов акустической емиссии.

Любые мэры, направленные на совершенствование структуры обжи говых материалов, могут оказаться неэффективными при несоблюдении тепловых режимов. Исследования показывают, что изучение с помощью АЭ процессов деструкции при сушке и обжиге керамических материалов, обусловленных фазовыми переходами и деформативными явлениями позволяет осуществлять подбор режимов термообработки и оптимально составов исходных компонентов. Первоначальное возрастание интенсивности АЭ определяется чувствительностью исходного сырья и суш

Затем это имеет место при температуре удаления химически связанной воды 674 К. Третий максимум принадлежит области, соответствующей переходу £ -кристобалита в кристобалит (с случае наличия кремнезема), четвертый - переходу кварца из р в X -модификацию. При исследовании цкрконосодзржащих систем выделяется область 8734-127311, где имеет мссто образованно цирконата. При переходе материала в пи-ропласгическое состояние наблюдается резкий спад интенсивности АЭ. Дальнейшее повышение температуры сопровождается возрастанием общего количества импульсов АЭ..

Факторный анализ подтверяедает положение о том, что скорости нагревания оказывает существенное влияние на прочность обжиговых материалов. Причем метод АЭ позволяет выбрать ее оптимальное значение и определить-максимальную температуру нагрова, выло которой начинается интенсивный процесс деструкции. Это сопровождается уху-дшеиием эксплуатационных характеристик изделий. Анализ результатов многофакторного эксперимента позволил сделать вивод, что саязь между прочностью и суммой сигналов АЭ описывается экспоненциальной зависимостью: £//<• = Л К <ж ехр[- Р1Ьм] ^ гдэ коэффициенты е£ и Р , опредоленние экспериментально, зависят от вида сырья и условий термообработки.

- • -- 2 работе посредством персональ-

ных компьютеров "АВК-ЗМ"и "Искря"-ЮЗСК найдены частные виду уравнения для низкотемпературных глин, огнеупоров на перлитовом вяжущем и гравированного пеностекла. Проверка показывает, что расхо-адение расчетных и теоретических данных но превшшот п сродней части кривой 2+3&. Наблюдаемые в эксперименте отступления меявду рас-четнши и теоретическими результатами определяются в первую очередь несовершенством структуры, обуславливающим зарождение и развитие большого числа микродефектов. На основании этого было сделано

заключение, что задача получения конгломератных материалов, обладающих оптимальными выходными характеристиками, связана с выполнением найденного условия.

Изучение кинетики возникновения локальных разрушений в строительной керамике на стадии сушки, 'обжига и охлаждения показало, что распределена неравномерно по температурным интервалам. Существует область допустимых температур, в которой интенсивность АЭ невысока и £ дЛ/*= const Для огнеупоров в области 773+373 К регистрируется 70$ импульсов АЬ; Для кирпича пластического формования интенсивность АЭ в интервале 1073* 673 К возрастает в 5 раз по оравнению с .интервалом 373*673 К. При сушке область возрастания интенсивности АЭ определяется температурной чувствительностью глин. В результате проведенных исследований установлено, что при уменьшении скорости термообработки в указанных температурных интервалах улучшаются прочностные характеристики керамических изделий. В области низкой интенсивности АЭ, где регистрируемая сумма импульсов не превышает Ь-lOi от их общего числа, скорость охлаедения практически не влияет на качество подученных изделий. Это позволяет осуществлять выЗор оптимальных режимов обжига и охлаждения в зависимости от состава и качества сырья.

Осуществление автоматического контроля режимов производится ' о помощью включения в схему обратной связи от приемно-анализирую-щего устройства к тепловой камере. Допустимое значение ^¿//¿вводится * программное устройство, обеспечивающее непрерывную корректировку температуры. Пользуясь аналогичной схемой, можно обеспечить :' наиболее благоприятные условия работы огнеупорных изделий, что позволит про,длить срок их службы.

Прочност- строительных материалов является тем краеугольным камнем, от которого отталкиваются, создавая новые композиции. Од-

- со -

нако практика показала, что изделия различных заводов, характеризующиеся одной и той же маркой, в одинаковых сооружениях и в равных условиях эксплуатации обладают различной долговечностью. Поэтому задача повышения объективности такой оценки занимает ведущее место п общей проблеме оптимизации свойств конгломератов. Изучение кинетики разрушения при механическом воздействии методом А;) показывает, что количество микротрещин, возникающих при нагружо-нии, зависит не только от марки изделия, но и от равнопрочности связей в нем. У низкодефектных материалов прочность отдельных связей максимальна, поэтому при нагрузках 0,4+0,6^«количество микротрещин незначительно. Такой материал характеризуется повышенной сопротивляемостьв внешним агрессивным воздействиям и долговечностью. Высокодефектные материалы отличаются неравнопрочными связями. В них ужа на начальной стадии испытаний открываются микротрещины. Нагружение, независимо от конечного значения прочности, со-проволвдается непрерывным процессом накопления и развития микротрещин. Эксплуатационная стойкость таких изделий невелика, так как при разрушении каркаса работает не весь объем материала. При испытании на морозостойкость в таких образцах возникают интенсивные локальные разрушения. Поотоцу можно ожидать, что многофакторное агрессивное воздействие в реальных усговиях будет способствовать йх преждевременному разрушению.

У материалов с равнопрочными связями нарастание импульсов АЭ фактически прекращается при нагрузках 0,2*0(зНс*< . Приращение импульсов АЭ^йА/(, стремитоя к нулю вплоть до нагрузок 0,7-0,8 от При испытании на попеременное замораживание они длительное время имеют постоянное значение интенсивности АУ я отличаются гк>-вншрнноЙ морозостойкостью.

Ияучгнич взаимосвязи мовду количеством заложенных микротр<>.цин

и прочностью на бетонных и керамических образцах показало, что у высокодефектных материалов нарастание 'интенсивности ЛЭ описывается кривой второго порядка выпуклостью вниз. Уменьшение дефектности сопровождаемся изменением выпуклости кривой. Материалы с оптимальной структурой имеют четко выраженные три области, каждая го которых соответствует определенной стадии разрушения. Обнаружено, что существует тесная зависимость между кинетикой разрушения при меха-, нических испытаниях и стойкостью образцов к попеременному замораживанию-оттаиванию, намоканик.-высушиванию.

На основе выполненных исследований разработана новая методика Оценки эксплуатационной возможности по результатам механических испытаний образцов, которая позволяет с помощью ЛЭ производить . зкспресс-оцешсу стойкости конгломератов к вношним агрессивным воздействиям. Для этого в ряде фиксированных точек при нагрузке более 0,2*0,3 Я«»«. , находится значение производной от количества регистрируемых импульсов как функции величины напряжения. В случае высокодефектной структуры /'(б")< 0, такой материал непригоден для использования в несущих конструкциях. Если , он обладает средней прочностью и в реальных условиях, в результате воздействия, внешних 81 пассивных факторов, может произойти его ускоренное разрушение. При/(б")=0 материал обладает высокой оксплувтационной стойкостью, Проверка показало, что эти закономерности наблюдаются у широкого класса строительных материалов. Поотому можно говорить о существовании обобщающего критерия эксплуатационной стойкости конгломератов. Данные говорят о целесообразности прц оценке качества бетона наряду с основной характеристикой - проектной маркой - ввести критерий, характеризующий его эксплуатационную стойкость. Это позволит равнопрочные материалы подразделить на группы, определяющие их дальнейшее использование в конструкциях и сооружениях.

Пожалуй, ни одна из проблем не изучалась так долго и так кропотливо, как морозостойкость. Несмотря на это, до настоящего времени она остается в центре экспэриментзлышх и теоретических исследований. В работе рассмотрено поведение материалов и моделей при различных условиях замораживания. Йетодом акустической эмиссии обнаружено, что при напраплешти звшраетвянии разрупение возникает а образцах при каньаои водонасыщении, чем при обычных испытаниях на морозостойкость.

/¡нзлнз результатов факторного эксперимента при попеременном згиорзЕиванни и оттаивании позволяет сделать заключение, что раз-рушниз насыщенных водой пористо-капиляриых систем носит ономаль-. 1!Ь'Я характер и описывается параболой второй степени. Наибол'бэ i "склъпсэ. i слияниа оказывает начальная стадия замораживания.Этот факт мопэт быть пологан в основу разработки усиорзнлых методов испытания, на морозостойкость бетонниз материалов.

Проведенные пиперменты говорят о большом разнообразии причин, вызывающих разрушения при испытании на морозостойкость.Поэтому для оценки степени воздействия различных факторов проводится огромное количество лабораторных а натурных испытаний, В оточ аспекте особоо значение приобретает задача разработки теории, позволяющей значительно сократить общий объем экспериментальных исследований.

. Нрми предложена гипотеза, позволяющая существенно сократить время испытания, основанная на следующей 'положении. Иероход воды, находящейся в порах, из одного агрегатного состояния а другое сопрововдаотся качественным изменением ее физических параметров. Такие превращения происходят ча очяиь малый промежуток времени, позтои^у стопки пор претерпевают импульсное силовое еоздойсг-ВИв, сопровождающееся локплькчми рапрушпниями.

. Таким образом, можно полагать, что ра^рулюиип строительных

- 28 - ,

катерналов при замораживании и оттаивании, намокании и высушивании происходит главным образом в результате воздействия "силового импульса", возникающего при фазовых превращениях воды.

Сформулированные положения слукат обоснованием для применения метода акустической омиссии к изучению морозостойкости пористо-ка-' пиллярных систем. Практическое применение теории основано на следующих предпосылках. Замерзание (намокание, высушивание, оттаивание) материала начинается с его поверхности. Этот процесс сопрововдаот-ся деформацией'близлежащих слоев, В твердых, телах при деформации, наряду с давлением,-возникают сдвиговые упругие напряжения, поето-цу в них имеют место поперечные и продольные колебания. Следовательно, воздействие указанных факторов сопровождается в образцах волновым процессом, характер которого зависит от условий испытания. Математически задача заключается в исследовании дифференциального уравнения второго порядка с частными производными гиперболичоокого типа, которое для плоской задачи имеет такой вид:

О а* Э'и. -

ЭЬ2 " Я ТГЗ? •

где Ц - смещение от положения равновесия; £ - время; л - число импульсов АЗ; X - текущая координата; р - плотность материала; £ модуль упругости; Я - коэффициент пропорциональности между деформацией и числом регистрируемых импульсов АЗ. ЗначониеНнаходатся експвриментально. При-&-=П1 получаем решение этого уравнения:

« «/ а^'пе

п№ , J-. fr 1х)с(х

Ото соотношение связывает волновой процесс., наблюдающийся в-материалах при различных внешних воздействиях, с количеством регистрируемых 'импульсов АЗ. Таким образом, представляется возможность производить оценку кинетики деструкции как функции времени, размеров, упругих характеристик и других параметров.

• Рассмотренные теоретические положения позволили разработать

иэроприятия, обеспечивающие повышение стойкости бетонов и других отроитолышх материалов к физико-климатическим воздействиям. Эффективным средством уменьшения степени воздействия "силового импульса" яплязтея подбор компонентов смеси со сходными значениями . диэлектрической проницаемости. Как показали исследования, уменьшение количества локзлыгых разруиениЛ при агрессишсых воздействиях и пОЕ'лизшю прочности мокзт быть достигнуто за счет введения нерастворимых добавок о высоким значением диэлектрической проницаемости. В обоих случаях полотаггельных эффект вызван уменьшенном влияния нз капиллярно-пористую структуру одного из физических параметров, всиеня®ц9гося при фазовом перехода воды.

Опыт 20-лотнего применения метода афотической змиссии для исследования долговечности и контроля свойств бетонов и керамических материалов позволяет отметить перспективность его использования в стой области. Найду чаша результаты получены при изучении мороз ост о ¡¡кости бетонов, найденные закономерности позволяют прогнозировать морозостойкость .материалов по результатом 5*10 циклов укороченных испытаний. Наблюдения с помощью ЛЭ оа кинетикой разрушения бетонов при заыораянпашш дают возможность судить о качестве изготовленных издолий. Методом акустической омиссии (совместно с А.П.Мэрктши, Н.М.Батдаловым, В.П.Пансковым я др.) изучалась кинотика разрушения строительных материалов в экспериментальных условиях при физических п химических видах коррозии. Показано, что ЛЭ позволяет резко сократить время испытаний боз снижения объективности экспериментальных результатов. С помощью сравнительной оценки коррозионной стойкости можно выявить влияние технология изготовления цементных материалов п их составов на коррозионную стойкость. Методика сравнительного анализа успешно применялась при изучения кинетики разрушения гаростойких бетонов при текператур-нмх воздействиях. Иоиплекс исследований процессе обжиге кирпича,

проведенный совместно с ¿.Г.Кудрявцевой и А.Л.йатятиным с целью выбора оптимальных режимов, показал', что метод АЬ не требует предварительного вксперииентального определения технологических характеристик. iiro применение обеспечивает експрзсс-оценку и дает возможность повысить оффективность контроля технологического процесса.

Проверка результатов исследований и зыработаньшх рекомендаций проводилась на Пензенском заводе Ш1Д, Сумгаитском,заводе БЦВСИиК траста "¿Железобетон" министерства строительства Азербайджанской ССР и Харьковском заводе Ш1 № 2. Эта проверка показала, что за счет их использования возможно повышение ыорозостойкости ячеистых бото-ноа на 20*25%, а в ряде сдучаев почти в два раза. Экономический расчет показывает, что применение метода кЗ при испытании на морозостойкость на заводах ячеистых бетонов позволит сэкономить более 100 тыс.руб. в год. Применение метода на заводах для оценки морозостойкости тяаолих я легких бетонов, только за счет сокращения времени испытаний в 10+15 роз, дает экономический аффект, который превкшает более чем в 10 раз названную цифру.

Подученные результаты позволили разработать меры по повышению коррозионной стойкости изделий. Опробование на Чиркейской ГЪС, ьа-воде йБИ "Центракадемстроя" и & II (Москва) показало, что их применение позволяет вкономить'из менее 1 руб. .60 коп. на кавдый 1 и*1 укладиваеыого бетона.

По результатам метода АЭ произведен расчет скоростного обвдго пустотелого кирпича полусухого прессования, На опытном заводе ШИИстром был произведен обжиг опытной партии кирпича. Готовые изделия характеризовались повышенными показателями качества. Иолоаи-. тельны& результаты получены при совершенствовании технологии сушки и обжига кирпича пластического формования на Ивановском кирпичном заводе Р I и Пелгусовском ЗКДТ. «1отод АЬ за счет применения зффек-тивнух мер в дефектоактииных температурных областях,.позволит

оократить время сушки в раза. Щш подборе режимов обжига кирпича экономический эффект, наряду о сокращением времени термообработки, ожидается за счет исключения из практики трехкратных обжигов опытных партий кирпича. Как вто следует из результатов, полученных на технологических линиях Гомельского стеклозавода им. М.В.Ломокооова, применение АЭ позволяет повысить эффективность обжиговых печей и улучшить качественные показатели пеностекла.

По сущвотвущей "Методике определения экономической эффективности использования в народном хозяйотве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений" полный экономический аффект от использования акустической амиссии в задачах оптимизации технологии и овойотв строительных материалов определялся как сумма эффектов в сфере технологии й эксплуатации контролируемой продукции. При расчете учитывалось снижение себестоимости выпуска продукции, повышение качественных показателей, изменение на' Нее цен, сокращение брака, увеличение гарантийного срока службы, вкономня средств при оценке годности изделия и т.д. Годовой экономический эффект определялся по разности приведенных затрат по базовому н внедряемому вариантам. Срок окупаемости оценивался по Ьтношению дополнительных капиталь mix вложений к снижению себеотои-йооти.

Полученные в работе внводы позволяют сделать заключение,что всемя проведения эксперимента по изучению кинетики формирования структуры может быть оптимизирована ее счет максимизации режимов управления х мкнгмвзацик перехода рассматриваемой системы из одного состояния в другое. Задача опткмизвнии экспориментолыпа исследований весьма сложно реализуется на практике. Это обусловлено неэффективными измерениями, затруляящими минимизацию фут<-

цнн потерь. Сравнение различных методов показывает, что основной причиной, сиижывдвй эффективность исследований, шшинтсн неизбежные дорогоотоящие переналадки всего исследовательского комплекса. При использовании АЭ общий план эксперимента значительно упрощается и удешевляется, так как не требует дорогостоящей не {^наладки аппаратуры.•Схематически такое планирование начинается с обсуждения плана проведения наследования и выбора оценочных критериев предполагаемого процесса. Заключительной чаотьи в предварительной работе является построении математической модели. Отличптильшш оообенность проведения эксперимента с использованной метода АЭ ооотоит в том, что он позволяет производить сравнительную оценку степени влияния различных факторов на шаодные пиримотри изделий.

Таким образом,представляется возможность для данной категория материалов, работающих в определенных вкснЛуошиюшня условиях, делать выбор наиболее чувствительных оно ночник хецшмерм-откк. Это позволяет обеопвчить увеличенио гарантийного г рока службы изделий.

• основные штоды

X. Разработаны теоротичыскш; положения о закономерностях нвмеиенкя эксплуатационных характеристик бетонов, керамики, огнеупоров ж других изделий в зависимости от интенсиннаст де~ отрукции на стадии <1оршровнтш структуры и чородущихсм воздействий внешний среди. Установлена роль ютшеинноочи д.-струк-цип в механизме оионоличипанил материалов, Созданы иаучиыи и методологические оснорц ощмдвлиния деструкции строительных материалов на стадии производстнч, испытания и океплуятниии методом акустической эмиссии.

2. Разработала методика обработки результатов измерений, согласно которой оцепкя степени деотрукшт производится по наиболее вероятному значению зарегистрированных импульсов АЭ. Создали принципиальные схемы и аппаратурное оформление установок пкусткко-оииссионного анализа: для определения деструкция в процессе тепловой обработки, сушки я обжига, при механических испытаниях; для опредоления морозостойкости, коррозионной стойкости и др. агрессивных воздействий на строительные материалы. Установки оснящены блоками локализации области образования мик-ротрвщин; дифференциации сигналов АЭ по энергетическим уровням; регистрации сигналов А9 в условиях повышенного внесшего шума; приемноволноводннми устройствами, обеспечиваниями падежный контакт о исследуемым образцом.

3/Формулированы методологические принципы выбора оптималь-ша режимов твердения минеральных вяжущих методом акустической эмиссии и проведет систематические исследования гашетики возникновения импульсов АЭ при твердении бетонов на оспопе гипсового х цементного вяжущих, в результате которых внлвлепя степень влияния интенсивности дефектообраэогаяия в разное лррмя тверденпя на мехеничеекке характеристики этих материалов. Установлено, что твердение минеральных вяжущих сопровождается постоянным нарастанием процессв деструкции. От положения максимума деструкции на времейНом интервале тпврд^ння зялисит прочность готовых изделий. Для рядопнх цементов питргти.ное снижение прочности нзблплаетоя при активизации лрфяктообртяпнпния в кптерволо от 3 до 5,6 что. поело затвор»пкя поло Я.

Для обжиговых материалов, при нагревании интенсивность локальных разрушений определяется скорость» повышения температуры. На стадии охлаадения 60*8С# разрушений сосредоточено в узкой температурном интервала, ширина которого определяется комплексом технологических факторов. Это ооздает предпосылки улучшения физико-ыеханичеоких характеристик керамики аа счет активного регулирования процесса обжигало сигналу АЭ путем введения обратной овязи. '.'

4. Разработаны технологинаокие^решения по оптимизации процесса отруктурообразовашш при обжиге строительной керамики, обеспечивающие повышение {изико-ыаханнче ских показателей, Совершенствование структуры достигается введением 1*2% поляризованные нератсворимых добавок, что сопровождается снижением интенсивности поступления импульсов акустической эмиссии в 5+10 раз, повышением прочности в 1,5+2 раза и увеличением морозостойкости. Такой аффект достигается^ за счет упорядочения структуры путем ооздания с помощь» сегнетозлектриков локальных электрических полей в объеме изделия, либо торможением развиваццихся микро-Л'рощжн ва счет укрепления оолабленных участков поляризуидимиоя веществами или повышением равномерности распределения температурных полой в.тело материала добавками с электронной лроводи-Щооть». .

6. Выявлены закономерности деотрукции строительных материалов и изделий в щюцассе стандартных испытаний на морозостойкость, корроэиеустойчивость, прочность и т.д. Изменение интенсивности АЭ отражает кинетику дефектообразовашш при испытании материалов. Поэтому эта характеристика может быть использована аффективно дли протезирования морозостойкости, коррознеустойчиво сти, прочности без полного разрушения и т.д.

Установлено, что наиболее интенсивно процесс разрушения идет на начальной стадии замораживания, поэтоцу целесообразно в ГОСТе на определение морозостойкости строительных материалов ограничить продолжительность испытаний активны/ временем деструкции, которое определяется продолжительностью поступления сигналов АЭ. Напряжения, развивающиеся в порах при замораживании влажных материалов, представляют собой "импульс воздействия", возникающий при фазовом перехода воды в результате изменения физических параметров. Это позволяет рекомендовать для расчета морозостойкости строительных материалов дифференциальное уравнение второго порядка гиперболического типа, что обеспечит значительное сокращение длительности испытаний без снияения достоверности оценки.

6. Бетоны, имеющие одинаковую механическую прочность, в зависимости от характера зарождения и развития дефектов могут существенно отличаться друг от друга кинетикой разрушения при воздействии на них воды, отрицательных температур и других агрессивных факторов, то жэ мошо сказать о керамических, гипсовых и других изделиях. Установлено, что метод акустической эмиссии уже при нагрузках 0,3*0,5(1»«« позволяет обнаружить это различив и дать конкретные рекомендации, обеспечивающие надежную работу изделия в точение проектного срока службы конструкции (сооруяиния).

7. Обоснованы и доказаны на практике преимущества контроля методам акустической эмиссии технологических процессов производства гипсовых, бетонных и керамических изделий. Применение метода АЭ позволяет контролировать ряд параметров, обеспечивающих оптимальные условия формирования структуры конгломератных систем.

8. Рпзряботаны практические мероприятия, обеспечивающие повышение качества керамических и бетонных изделий на действующих предприятиях. Обоснованы и экспериментально проворены в лвборятор-ных и производственных условиях рекомендации по сгтсраонстповднич

технологии высокопрочных керамических изделий, а телом огнеупоров на основе перлитового вяжущего.

9. Практические приложения полученных результатов работы внедрены в виде рекомендаций и аппаратуры в лабораторную и 8йвод-скув практику ряда отраслей промышленности строительных материалов. Установлено, что научно обоснованное применение метода АЭ душ изучения и прогнозирования свойств строительных материалов способствует повшешяо качества выпуокаемой продукции, позволяет значительно сократить длительность термачоской обработки, время испытания специальных свойств материалов, продолжительность по-оледовашя морозостойкости и т.д. Экономический эффект от применения метода и рекомендаций составит:

- в области производства кирпича на стадии сушки 20 тис.руб, па 10 млн.шт.,' при обяиге около 10 тыс.руб, на Ю млн.шт. в год;

- при испытании на морозостойкость ячеистых, легких и тягз-лих ветонов но менее I млн.руб. в год;

- при контроле свойств пеностекла 142 тис.руб.

Расчет приведен в ценах 1985 года.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Использование метода акустической эмиссии в оптимизации технологии п контроля свойств строитол1>ншс материалов. Методическое пособие. -М., 1982. - 40 о. (в соавторстве о Иершшм А.П., и Домокеевым А.Г.),

2. Исследование и расчет скоростных роккмоп обжига стеновой керамики методом акустической эмиссии.'-Строительные материалы, 1982,й 2,С. 24-26 (з соавторстве с Кудрлвцеыой Е.Г., Рогоннм М.И,)

3< Исследование обжиговых процессов в керамических материала! методом акустичеокой емиссии» -Известия вузов. Строительство м архитектура, 1983, й I, С. 72-76 (в соавторство с Кудрявцевой Е.Г Роговым Н.И., Иващенко П.А.).

- 37 -

4. Применение акустической эмиссии для изучения процессов деструкции при высоких температурах. - В сб.:Тозисы докл.1 Всесоюзной коиф. по акустической эмиссии материалов и конструкций. - Ростов-нз-Дону, 1934. С.164-165.

5. Возможность применения акустической эмиссии для исследования термостойкости огнеупоров. - Огнеупоры, 1982, № 13.С.47-50 (в соавторство с Немцем Ш. ,Златковским В.Б.).

6. Использование акустичоской эмиссии для исследования процессов формирования и эксплуатационного разрушения искусственных строительных конгломератов. - В сб.:Тезизы докл. I Всесоюзной конф.по теории, производству и применению искусственных строительных конгломератов. - Брест , 1979. СД18-119 ( в соавторства О Маркиным Л.П.).

7. Оптимизация режимов автоклавной обработки. - В кн.:Дол-говзчность конструкций из автоклавных бетонов: ДоклДУ Роспубл. конф. - Таллинн, 1980, ч.I. С.44-48 ( в соавторства с Маркиным■ Л.П., Суровенковой Т.Н.),

8. Установка для исследования кинотики структурообразоввния ферритов при спекании. - В кн.: г&гнетизм и электроника. Сб.научных трудов. Куйбышев, пвд.ин-та. - Куйбышев, 1979, т.233, вып. XI. С.131-134.

9. Оценка морозостойкости бетонов. - В кн.¡Работоспособность композиционных строительных материалоп а условиях воздействя различных эксплуатационных факторов. -Казань,хим.-тех.ин-т, 1982. С. 14-19 (а соавторстве с Маркиным А.II.).

10. Исследование кинотики разрушения при испытании не изгиб.

, - В кн.: Работоспособность композиционных строительных мятяриалов в условиях воздействия различных эксплуатационных факторов. - Казань, хим.-тех.ин-тД902.С. М-19 (в по«втор' тве с Ларкииым А.П. Долиной И.М.).

11. Оценка эксплуатационной стойкости цементного камня методом акустической эмиссии. -В кн.: Работоспособность композиционных строительных материалов в условиях воздействия различных эксплуатационных факторов. Иежвуз.сб. -Казань, ИВО. С. 2В-30 (всоеаторстве с Теркиным А.П., Домокеевой А.П.).

12. Разрушение бетонного камня при циклическом нагрукении. -Известия вузов. Строительство и архитектуре, 1УЬ2, № I. С. 7Ь-76 (всоавторстве с Маркиным А.П.).

13. Исследование некоторых свойств ферритов с Ш1Г после импульсной обработки. - Ь сб.:Докл.Ш Всесоюзного симпозиума

по импульсным давлениям. - А.: 1979 ( в соавторство с Агрощенко З.С., Марикым ¿.Н,),

14. Метод определения трещиностойкости изделий из ячеистых бетонов. - Техническая информация"Нромышленнйсть стеновых материалов, извести, гипса и др. вязнущих". - М. ,ЦНШТХГР0и1, 196&, вып. П. С. 14-18 ( в соавторстве с .Теркиным А.И.).

15. Исследование морозостойкости силикатных бетонов акустическим способом. В сб.: Крупноразмерные изделия из силикатных материалов на различных, вяжущих, ЦЬТИ Госстроя Литовской ССР, Вильнюс, 1966 ( в соавторстве с Теркиным А.11., Филиным А.П.),

16. Исследование морозостойкости ячеистых бетонов акустическим методом. - В кн.: »1атериалы Ш конф. по ячеистым бетонам.

- СаратонЫензб, 1Уио. С. 314-а22 (в соавторстве с Маркиным А.п., Филиным А.П.).

17. Локальные разрушения в эксплуатационных условиях вчеи-сгобетонных конструкций, изготовленных при различных режима* гидротермальной обработки. - Ь кн.¡Исследование влияния режимов гидротермальной обработки на свойства силикатных материалов.

• Таллинн, 1У66. С. 24о-2ЬЗ ( в соавторстве с Теркиным А.>1.»Князевой В,И,, Холманских Н.А.).

- 33 - 1

18. Разруиэкпэ строительных материалов в прсцзссо испытаний па морозостойкость. - Отрспзлышз материалы, 1S66, f- 7.

С»'29-30 ( в соавторства с Маркиным Л.П., Фияинш А. 11.).

19. Исслодо'ашшя по прогнозирования строительно-зксплуа-тациогопвс свойств ячеистых бетоноч. - В сб.: Проектирование ксн-отрукцс» из ячзнстнк бетонов. - Л.: Зп?лшз,ч, I, Ç'. 83-93 С в соавторство с йзрюпшм А.П., Смирно вш 8.А.).

20. Исоледораннэ процессов структурообрээсвения и- дострук-цга» при иоготооленвл строительны;? материалов. - В сб. :Автоматизация произведет«» сборного яолезобвтона. - U.} Знанио, 1968

С в соавторство а tfopimttm йпйчгым А.П., Хол'анских H.A.).

21. Ловка истоды исследован;:,t фгзкао-техничоския свойств гидротохничзоюсс ÖST0H08. - В кн.: Off.докл. по гидротохннке, « Л. 5 Энергия, Ленинградское отд—ние{, i963p вуп. 10, (j. i"3¿—145

( » сопвторстйз с Rmwesoft B.Iî.» йэрганш A.11.» Смирновкм В,А»).

РЯ, Ускоронназ метод» определения коррознеуотойчивооти бетонов. - Труда координациэшаге совещаний по гидротехнике» БИКИГ ии. В.й.ВодэиэзЕа. - Д»: Зазргия» Ясшиц'радскоа отд-ниэ» 1959,'пот,45 ( я соавторства с Мвркетшм A.Ü., Смирновым ß.A.s Батдаловым М.М.).

; ' ■ 23. Исследование кияетаки рззрулония строительных конструкции методом дискретного анализа. - В кн.¡Экспериментальные исследования инашэрных сооружений^ 2-ой симпозиум. - Л.: I9G9, О, 146-151 ( в соавторство а Моркшиы А.П.» Сшгрновиу В.Л.).

24. fiJorni Г.А. и др. Новыз метода исследования долговечных строительных материалов. Матерная« невкуппродного симпозиума. - Прага, 1970, 65-104.

25, Об испытаниях конструкциотгых материалов op:i ра^лпч-1Шх условиях эксплуатации. Научно-технический реферативный сборник. -tí., НШбСУнвфгегазстрой, 1977» вот.б. О. 42-43

- 40 -

(в соавторство с Маркиным А.П., Пансковым В.П.).

26. О деструкции конгломератных материалов в условиях повышенных температур. - В кн.: Проектирование и строительство трубопроводов и газопромысловых сооружений. - Ы,: ШИШСУиефтегаз-строй, 1977, вып. 7, Q. 25-33 ( в соавторстве с Меркинш .А.11., Камсковым В. 11.). -

27. Исследование влияния взрывной волны на свойства ферритов с ГД1Г. - В кн.: Магнетизм и електроника. - Цуйбышеа,1ШШ, 1977, т.197, вып. 9, С. 66-70 ( в соавторстве с Атрошенко B.C., Вздощенко В.Ы., Мещеряковым A.C.),

28. Исследование кинетики структурообразования керамических изделий. - М. s ГОСИНТИ, 1980 ( в соавторства с Роговьм tä.H., Маркиным A.II., ÜEopeHito Е.Г.).

29. Установка для использования нагревания и охлаждения керамических изделий. - М.: ГОСИНГИ, 1980 { в соавторстве с Маркиным А.Л., Роговым М.И., Ёворенко Ё.Г.).

30. A.C. 288618 ( СССР). Способ изготовления бетонных изделий /А.П.Маркин, Г.А.Фокин, М.М.Батдалов, 3, Д.Семина. Опубл. БИ, 1970,36. •

31. A.C. 310I8I ( СССР), олектроанустичаское устройство для исследования кинетики деструкции строительных материалов /А.П.Маркин, Ю.и.Баканов, Г,А.Фокин, В.П.Капское. Одубл.БИ, 1971, П 23.

32. A.C. 356549 ( СССР). Цифровой автоматичаский измеритель скоростей звуковых воли /А.П.Маркин, Г.А.Фокин, И...1.Толииа_, В.П.К8Ы0К08. Оцубл. БЙ, 1972, & 22.

A.C. 371603 ( СССР). Электроакустическое устройство для исследования кинетики деотрукции строительных материалов / А.11. Маркин, Ю.Ц.Баженов, Г.А.Фокин, В.П.Намеков. Опубл.БИ, 1973,& 12,

34. Л.С. 937420 (СССР). Бетошгая смесь /А.П.Мэркпн, Ю.П. ]Тэрлов, Г.А.Фокин, Б.У.Седунов, Э.И.1^сев, Е.Г.Еворенко. Опубл. Ei» 1933, Д 23.

35. A.C. ICCC0434 (СССР)'. Вяжущие /А.П.Маркин, Г.Л.Фокин, Т.П.Суровенкова. Опубл. BIT, 1983, й ß.

3S. Л.С. 913236 (СССР). Элзктроакустпческое устройство для ксоледовапш кшютикп деструкции строительных материалов /А.П. Мсркзщ, Г.А.Soкип, Б.У.Сздуиов, Е.Т«Дпаззахяп, Э.И.Гусов. Опубл. ЕИ, I9G2, К 10.

37. Ä.O. 1474539 (СССР), Датчик для окустогг.гассиошгого контроля изделий. /В.И.Макаров, Г.А.йогаш, К.в.Красько, Н.П.Сэдчешга, Л.П.Грузпов, И.П.Еалшшн. Опубл. EI, 1989, й 15. '

33. A.C. 141X659 (СССР). Способ определения дефектных из-дзлий п устройство для его осущестачзнкя /В.Й.Макароз, Г.А.йокяп, Л.П.З^рузиов, П.В.Щапук, А.С.Еукова, В.Н.Поляков, К.Ф.Красько. Опубл. БИ, 1988, J5 27.

39. Контроль внутреннего состояния штучных изделий при супке //Тезисы дохи. Всесоюзной научко-техют.конф.: Состояппа п перспективы развития злектротехнологаи (П Бэнардосовокиэ чтения). -Иваново, 1989. С. ХГ7-118 (в соавторство с Чумаковым

О.И., Фоминой Н.Г.).

40. Использование метода АЭ па стадия охлоэденля керамических отепошх нэдзлий //Сб. трудоз ВНИИстром. Вып. 6I(S9). -й., 1987, -.С, 25—30 (в соавторство о Маркиным А.П., ШеЙнмаяом Е.Ш., Мзгятииш А.Л.).

41. A.C. 1662985 (СССР). Способ изготовления стеновых ке-рамичзоких изделий /Г.А.Фокин, Л.П.Грувнов, Н.П.Баллсин, В.И. Захаров, В.А.Петров, Н.А.Мысков. Опубл. БИ, 1991, А 26.