автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Теория и практика автоматического контроля производства автоклавных бетонов

!

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ им. Г.В. ПЛЕХАНОВА

РУДАКОВ Владимир Михайлович

УДК 666.9.0-52.53.087.3

- ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АВТОКЛАВНЫХ БЕТОНОВ

Специальность 05.II.13 Приборы и методн контроля природной оредп. веществ , материалов и изделий

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Ленинград 1990

I Работа .выполнена в Тверском ордена Трудоього Красного Зииьсни политехническом институте.

Официальный оппоненти: '. доктор технических наук, профессор Кричивокий Евгений Сашйлоаяч.

доктор технических наук, профессор Обновленский Петр Авенирович. .

доктор технических наук, профессор Кондрашкова Галина Анатольевна. , •

Ведущая организация:

Минский филиал Всесоюзного научно-носледовательского института строительных материалов (ШИИСЕРОМ).

Защита диссертации состоится "/■/ 1991 года

в ^^ час. .£>'0 ;да. на заседания специализированного оовета Д.063.15.11 в Ленинградском горном институте имени Г.В.Плеха-. нава по адресу: 199026, Ленинград, 21 линии , 2, ауд.й -/'/'/Сс^

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " т " ¿} с 1990 года.

/

Ученый секретарь г^ /

специализированного совета Р.М.ПРОСКУРЯКОВ

Актуальность проблемы . В основных направлении социаль ного л эконоипческого развития СССР на 1985-1990 года и на период до 2000 года говорится о необходтагостя " обеспечить создание и освоение серийного вкпуска автоматических средств технической диагностики машин, оборудования, средств неразрутаекого Контроля, комплексов новых приборов проверки ■ качества промят ленной и сельскохозяйственной продукция, контроля окружающей оредн. Наращивать выдуок приборов контроля я регулирования расхода топливно-энергетических ресурсов к воды".

Реализация этих решений требует оснащения народного хозяйот ва новыми более совершенными приборами, являвшимися неотъешв-моЗ частью многхх современных автоматизированных систем улравле гая технологическими процесса«.«. Особенно это вайю для производства строительных материалов, где уровень автоматизации технологических процессов не отвечает требованиям современного производства, выпуска продукции высокого качества и меньшей себестоимости.

Качество автоклавных материалов , ячеистого бетона и др., во многом зависит от качества сырья (извести , цемента , песка п вода), кинетики процессов структурообразовшшя, условий формирования структуры и множества других факторов. Однако специфика производства строительных материалов, погорай • э делом гожет быть сведена к принятии решений в условиях неопределённости (влияние Погодине условий, зависимость качественных показателей от множества факторов , многостадийность производства н др.) является одной из причин отсутствия в отрасли при боров для контроля качества материала в процессе производства. Это приводах к изменению технологических режимов, степени гомогенизации смесей, условий структурообразованпя и твердения.

Поэтому решение задач автоматизации контроля производства автоклавных материалов мозшо отнести к узловой проблема повышения эффективности производства и качества выпускаемой про дукцяи.

Целью настоящих исследований явилось научное обоснование автоматизации контроля ваиейшях технологических пара. метров производства автоклавных материалов и создание комплект-

са новых методов и средств автоматического контроля информативных параметров качества вязуидос веществ, воды и кинетики процессов структурообразования в начальной стадии твердения бетонных смесей .

Достижение поставленной цели имеет важное народнасозяйат-веяноэ значение, поскольку оно позволит: сократить вариацию прочности . бетона за счёт стабилизация качественного состава бетонных смесей, определить состав бетонных смесей на основе достоверной информации о качественных показателях активных • компонентов и их взаимосвязи с качеством бетона ; выявить и использовать резервы повышения активности вккудах веществ с учётом влияния внешних факторов на процессы твердения бетонных смесей; автоматизировать технологические процессы ироиз водства бетонов как одного из ваккейишх факторов повышения качества продукции и производительности груда.

Указанная проблема является наиболее актуальной в современных условиях, которые характеризуются растущим объёмом производства, повышением требований к качеству продукции и росту производительности труда.

Работа выполнена в соответствии с целевой комплексной программой 0Ц.026 ШКГ к Госплана СССРот 8 декабря 1981 года "Автоматизация управления технологическими процессами, производствам и оборудованием с применением мяни-и ыикро ЭВМ" (раздел 01.78), приказами Ш я ССО СССР и НПСЫ СССР 3 211 от 1.07. 1982 года, 655/240 от 23/20 мая 19РЗ года.

Общая методика выполнения' исследований . Теоретической основой реаения дайной проблема являлись , как правило, обобщения, вытекающие из анализа поведения бетонной смеси, изменение свойств которой рассматривалось на всех этапах твердения. Для реше-1шя конкретных задач автоматизация контроля физических величин (технологечеоках шраьатров) в работе привлечены представления х аппарат инфориацноиноЭ теории измерительных устройств , теории даалектрииоа, теории раогворов электролитов и теории структуры вода.

В ооксву исследований положен оистеший подход к явлениям х процвосшд твердашя бетонов, взаимосвяэ,лндаи между собой и

внешними факторам, где теоретические я физические представления играли определяются роль в обобщении опытных данных, а метода статистики имели, напротив, подчинённой зпачение и рассматривались как необходимое средство обработки экспериментальных данных и определения достоверности полученных результатов.

Предмет? защиты являются: результаты решения задач автоматизации контроля качества автоклавных бетонов с учётом множест ва метающих факторов, использованием методов планирования экспе римента и математического моделирования; методика увеличения точности в оперативности контроля информативных параметров процессов растворения и гидратации минеральных вяжущих веществ; метод управления кинетикой формирования структуры ячеистых бетонов прогнозируя его по динамшге изменения ёмкости система "измерительный конденсатор - насыщенный раствор рзвесткового вяжущего"; метод изменения строительно-технических свойств автоклашх бетонов с помощь» создания активных центров в растворах и электрического напряжения , воздействующего на бетонную смесь, в период начального формирования структуры, а также активацией вода затво-ретя'.

Назчнута новизну работы составляют:

1. Методика проектирования средств АК технологических параметров, включающая синтез моделей растворов вяжущих веществ различной концентрации, общие принципы расчёта измерительных устройств согласно точностньи критериям, способы достижения заданных точностных показателей средств АК я результаты комплексных исследований процессов растворения я гидратации вяжущих веществ.

2. Новые результаты исследований взаимосвязи'электрофизических свойств раотворов вяжущих веществ с и* качеством и аналитические выражения, полученные в работе как теоретически, так л в результате обработки экспериментальных данных.

3. Новые автоматизированные метода контроля параметров качества минеральных вянущих веществ на стадии их растворения я гидратации, основанные на взаимосвязи качества вяжущих веществ о электрофизическими овойствами их водных раотворов.

4, Синтез и анализ потошшх влагомеров строительных материалов , основанных на двухчастных ёмкостных методах измерения, обеспечивающих повышенную точность и оперативность конт рояя влажности .

5. Новая информационная система качества и алгоритм её функционирования для оптимизации процесса дозирования компонентов бетонных смесей и принятия решений оперативного управления формированием структуры бетонов за ранней стадии твердения. 6. Сиотема алгоритмов оптимального управления технологическими процессами производства ячеистых бетонов, основанная на вза кмосвязя кинетики формирования микро я макроструктуры бетона с динамикой изменения удельного сопротивления и температуры омеси в период её вспучивания.

Значение получении; результатов для практики состоит в создании комплекса технических средств автоматизированного контро ля качЕства батонов в процессе производства и системы алгорит мов оптимального управления технологическими процессами производства ячеистых бетонов.

Основные положения и выводы диссертация использовались при составлении технических заданий на опытно-конструкторскую разработку технических средств контрал физико-химических свойств воды и автоматизации управления процеосаын формирования макроструктуры ячеистых бетонов, переданных Цинскоыу филиалу ВНШСТРОМ. Влагомеры строительных материалов, после опытной эксплуатации, оданы ведомственной кошсскя ШСН РСФСР .

Благомэры пеок? и силикатной омеси, средства АК активнос-тл аядущах веществ и свойств вода внедрены на рааяичлых предприятиях страны, таких как ПО "Сморгоньсшшкатобетон", Кали ганский комбинат строительных материалов №1, , КалжнинокхШ завод Ш1-2, ДдещшетровакЕй в Евгшорогокий заводи силикатных материалов. Эконошчсокей ейск? от внедрения только некоторых розуль татов работы составил более I млн. рублей в год.

Тооретпчес^о результаты работы и основные технические ре ваши по евюкатаЕацзг ясктродз и управл в шш производством автоадЕЕШлс бетонов впадает в учебный процесс Калининского по-1 лятахничоокого шютЕтута, издано одно учебное пособие.

Апдобация работы. Результаты проведенных исследований доло-кены на Всесоюзных научно-технических конференциях в период о 1967-1087 гг., где обсугдались вопросы совершенствования производства бетонов, интенсификация процессов сушки, совершенствования вяжущих веществ, автоматизации производственных процессов; научно-технических секциях и семинарах НИИьБ Госстроя СССР, ВШИСТРОМА, ВЗКСИ, НИШсиликатобетон; технических советах провз-г водственных объединений, отдельные результаты работы докладывались на 12 научно-технических конференциях КПП.

Основное содержание диссертаций опубликовано в 42 печатных работах, в том числе, в двух монографиях. Вэжнейпие результаты работы и новые технические решения защищены авторскими свидетельствами на изобретение.

Диссертация состоят из введения, шести разделов, общих выводов, списка литературы и приложений; объем работы 245 страниц основного тенета, 70 иллюстраций, 15 таблиц, библиографический список из 383 наименований и 5 прилонений.

СОДЭРКАНИЕ РАБОТЫ

I. АНАЛИЗ СУЩЕСТВШ1Ж ТЕОРИЙ И ПРАКТИКИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА АВТОКЛАВНЫХ БЕТОНОВ.

В основу существугаего обеспечения качества бетонов и изделий из них (прочности, морозостойкости, долговечности и др.) положено требование соответствия перечисленных значений контролируемых параметров значениям, приведенным в нормативно-техничео-кой документации. Несмотря на значительный опыт производства бе-товов, по прежнему острой остается проблема однородности их качественных характеристик, которые могут изменяться не только при нарушении требований к качеству сырья, но и при изменении внешних условий (температуры, атмосферного давления, магнитного поля зекш и глн. др.). В этих условиях особенно ваяно правильное назначение технологических ренинов в зависимости от качества исходных компонентов бетонной смеси, учета кинетика сгруктурообра-зоваыия и теплового ■ режима твердения, т.е. необходим системник подход к решению задач организации и управления производством.

Известние положения твердения вяжущи*, веществ и бетонов (П. П. Буди икона, D.H. Бутта, A.B. Волгенского и др.) показывают, что беспрерывно изгленявдиесл вяжущие системы от жидкой суспензии

1 - 8 -до твёрдого цементного камня являются труднейшими объектами структурно-механических исследований. Поэтому , несмотря на достигнутые'успехи в выявлении сущности процессов твердения, шо гие ьшроси осгатсл дискуссионными, а механики твердения трактуется в некоторых публикациях с рааличвшх точек зрения.

Согласно современной концепции механизма твердения бетонов, шнералц портландцементного клинкера в воде диссоциируют на иош кальция, силикатные, атсишатше и ферритные ионы, которые ассоциируют в агрегат и комплексы, достаточно устойчивые к диссоциации. Образование кристаллов и кристалдогадра-тов происходи ке только в результате химических реакций, но и в связи о перенасыщением растворов, где они становятся менее растворимыми, чем исходные вяжущие вещества. Образование кристаллогидратов сопровождается ьнделениеы энергии кристаллических решёток, суммарная величина которой предопределяет упругость формирующихся твёрдых кристаллов, прочность , твёрдость, растворимость я другие свойства. Та часть веществ, которая не успевает перейти в стабильное кристаллическое состояние и остаётся а виде гелевой фазы, обладает большей внутренней энергией п ыеншей устойчивостью структуры. Это общая схема твердения аяхущцх веществ, где процессы взаимодействия твёрдой фазы с водой определяют как гидролиь и гидратацию, в результате чего в системе формируются новые кристаллические и амортизированные гкдратшо фасы, значительную часть которых составляют гидроси-лдкаги кальция. В этих условиях синтез физ?.ко.-'»ехан11Ч0ск1;г: свойств батонов следует рассматривать на агрегативном и надмолекулярном уроыигх, где важную роль играют силы взаимодействия мзаду частшшда в агрегаташ. Гакш.1 образом, качество бетонов аать функция ьиокеотва различных факторов, разнеоённых во времена п по ?<шгалогиадояга переделам.

Так, качество ячолстых бетонов предопределяется совокупностью олэддезас хохпсяогэтгскпх параметров: содержанием в извести активных оккзяов кйльцзя, качеством песка, реакционной способностью яззеегково-кремпзввкпатого вяжущего, тонкостью ноша песка г еевосте, ^Егяко-зошячеояиии свойотвамг йоды , ре хздои автоклавной обработка и др. Многообразие и взаимосвязь , разегчша £ааторов, крздогрздолякзих качество автоклакых бето-

нов, накладывает определённые требования к потоку информации о процессах при принятии управляющих решений.

Однако, как покапал анализ публикаций по вопрооам контроля и измерения технологических параметров производства бетонов, контроль производства осуществляется прест-уществеяно о исполь-зовшшем методов химического анализа, разрушения образцов бето® и статистического, анализа качества компонентов бетонных смесей. Такой контроль недостаточно ¡эффективен, так как длителен во времени (например, анализ одной пробы аззести длится 40 мин., а цемента 28 суток). Известные методы и приборы контроля температу . ры, уровня, давления, влажности, количества я объёма ве нашли должного применения в технологии производства бетонов. Это, как показывают исследования 1.1.А. Берлинера, Е.С. Кричезского, B.C.Рой фс и мн. др., обусловлено сложностью объектов контроля,зависимое тм> контролируемых величин от многих факторов и внутренних связей между ними. Так, повышение точности измерения влажнооти твёрдых и сыпучих материалов достигается путём компенсации мешаю- ' дих факторов, в частности, широко используются шогопараметровно методы. Однако при измерении влажности сгроптельных материалов эти методы не получили должного развития, что связано с низкой добротностью таких материалов, высокой температурой , агрессивностью среда и др. Если по вопросу контроля влажности материалов имеетоя обширная литература, то вопросы контроле активности вяжущих веществ, физико-химичеоких свойств води, кинетики процессов структурообразования бетонов практически не иоолвдованы, Поэтм^у , рассматривая процессы формирования отруктурн автоклавных материалов как совокупность заряженных частиц, находящихся в тесной взаимодействии, природа которых опредэляетоя фп-зико-химичеокими и электрофизическими свойствами компонентов бе тонных смесей, возможно испояьзсгать известные электрические ме тода для автоматизированного контроля этих параметров.

Задачи исследования по разработке методов и оредотв АК производства азтояяавннх бетояоэ сведены к слвдуппим ооноврнм положениям: I) выявить достоинства и недостатки современных методов контроля параметров качества строительных материалов и исследовать кинетику формирования отруктурн для теоретического обос •нования возможности решения проблемы повышения качества авто-

плавнях бетонов при условии наименьших затрат времени и средств на ьроьеденио экспериментальных работ; 2) иэдчить электростатические процессы твердения минеральных вявдщих веществ для последующего применения-электрических методов при синтезе средств автоматизированного контроля параметров качества автоклавных бетонов в процессе их производства; 3) разработать принципиальные схемы установок и методику обработки результатов измерений электрических параметров бетонных смесей, позволяющих исследовать взаимосвязь качества строительных материалов с элек-тричвокпмн свойствами растворов вяжущих веществ; ■ "4) на основе данных, подученных комплексным измерением электрических свойств растворов вяжущих веществ, сделать обощения по кинетике формирования структуры автоклавных бетонов на начальной стадии твердения, наметив пути автоматического контроля кинетики формирования микро- и макроструктуры ячеистых бетонов; 5) по результатам исследования процессов растворвшш и гидратации минеральных вянущих разработать электрические методы контроля параметров качества вяжущих и прогнозирования'кинетики формирования структуры автоклавных бетонов; 6) разработать математические модели строительных материалов как объектов контроля влажности и выбрать способы минимизации погрешностей измерения информативных параметров влагосодерханш.; 7) разработать информационную систему качества минеральных вяжущих веществ, обеспечивающую производство автоклавных бетонов необходимым количеством информации о ходе технологических процессов.

П. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АВТОКЛАВНЫХ БЕТОНОВ

Строительные материалы (растворы,-бетоны и композиционные материалы на основе вяжущих веществ) на стадии изготовления (перемешивания, формования и твердения), как показано выше, обладают широким спектром изменяющихся во времени электрофизических свойств. Для описания этих свойств очевидна целесообразность использования прямых электрофизических и физических характеристик (электропроводности, диэлектрической проницаемости, вязкости и др.) вместо косвенных технических. Однако определение электрофизических характеристик реальных структур многих строп-

- II - 7

тельных смесей я полупродуктов на различных эталах их переработки встречает трудности, обусловленные сложностью взаимодействия электрически зарягетшх частиц, их агрегацией и влиянием внешних факторов. • *

В этих условиях электрический подход к явлениям гидратации и т вердения вяжущих систем, позволяет не только понять причины, вызывающие гидратацию и формирование новой фазы (гид рата), но и обеспечивает возможность установить количественную взаимосвязь показателей качества вяжущих веществ о электрическими характеристиками системы "измерительная ячейка-раствор". Такой подход позволил использовать основные выводы теорий элек тролитов (Аррениуиа и ДебР-я-йоккеля) дач описания в аналитичео-ком виде процессов растворения л гидратации вяжущих веществ. На основании этого была создана электрическая модель вяжущей системы, из которой установлена взаимосвязь параметров качества вяжущего вещества с электрофизический! свойствами их воднкх раот воров и дано объяснение образования ионных комшрксов, как резуль тат действия диффузионного потенциала на границе раздела фаз "твёрдое вещество - згадкость". Показано, что в разбавленных pact; ворах вяжущих веществ, когда ион-ионным взаимодействием ещё коз но пренебречь, существует возможность создания электрических по тенциалов в локальных областях объёма раствора под воздействием электрических напряжений. При этом под действием постоянного ■ электрического напряяенкя возникает встречный поток разнолмёп но заряженных ионов и определённая ориентация твёрдых частиц с постоянным электрическим дипольныи моментом, а одновременное действие пермэниого напряжения вызывает миграцию заряженных частиц (ионов) с частотой приложенного напряаения. Вслодствзо этого при определённом соотношении ш.лгштуд этих палряетпий создаются условия для концентрации разноимённо, зарягвиных понов в локальной области около соответитвувдих электродов. При этом в объёме раствора устанавливается стацаоиаряая разность потенциалов (ЭДС), величина которой определяется в основном it сличает вом ионов и заряженных чаотиц с дяполышм моментом, т.о. актпв-ностм) вяжущего вещества. Динамика взягаення ЭДС херавтеразу-ет дшашку возникновения ионов, т.е. кяпетаву- раотгерзпхзх во. щества. Электропроводность раствора паходатся в балео слогноЯ"

зависимости от условий растворения и внешних факторов , чем ЭДС, что является одтюй из причин , ограничивающих использование злек.ропроводности как параметра контроля- качества вякудах веществ.

В ласщешшх растворах вяедщих, когда проявляются силл ион-ношюго взаимодействии (стеснённые условия) возможна ассоциация ионов и последующая их диссоциация, что сопровождается образованием слоаяых ионных комплексов (частиц коллоидных размеров), заряд которых определяется избирательной адсорбцией ионов и. раствора, которъ! частично компенсируется ионами про-лмополол ного знака , распределёнными в окружающем пространстве. При определённых условиях доллоидная система теряет устойчивость, а ионные комплексы (зародыши гидрата) самопроизвольно слипаются под действием сил Ван-дор-Ваальса, образуя агрегаты , связанные между собой сеткой водородных связей прослоек жидкости между ними. Такая трактовка механизма образования пространственной коагуляциокноЁ отруктурн в вяжущи системах позволила установить количественную взаимосвязь динамики измене1шя диэлектрической проницаемости (ДП) системи с кинетикой начального струк турообразоаания, что является следствием структурирования молекул воды, которые теряют подвижность и способность к поляризации.

Установлена взаимосвязь структуры воды с кинетикой процессов растворения и гидратации вя*ущих1 веществ. Так, структура воды, близкая к тетраэдрической структуре "льда" (277К) замед ляет процессы растворения и гидратации, а "рыхлая" структура воды (353К) ускоряет эти процессы и способствует образованию более дисперсных структур.

Показано, что процессы формирования микро- и макроструктуры ячеистых бетонов обусловлены совокупностью мехчастичннх взаимо действий электрической природы, развивающихся во времени при действии газовой фазы. Это приводит к возрастанию вязкости и температуры бетонной смеси, с одной стороны, изменению сил , ыекчастичного взаимодействия и их ориентации за счёт возникно вения двойных электричеоких елоёв (ДЭС) - с другой. Поскольку »лектрофизпчвекаа озойства бетонной смес;: находятся в сложной - зависимости от ыяотах факторов как электростатической, так ц

неэлектростатической природы, то лспсльзовать юс дм целей автоматизированного контроля весь;,а затру длительно. На основании математической модели технологического процесса производства ячеио тих бетонов и графа связей технологических паратлетрэв с параметрами контроля , разработанных в работе, выбраны наиболее информативные параметры контроля производства и критерии оценки точности их измзрешся.

Из проведённых исследований следует, что при решении задач управления структурообразовшшем и качеством бетонов прежде всего необхода/о изыскать эффективные методы управления структурой води, которая очень чувствительна к внешним воздействиям. Однако направленное изменение структуры воды возмаяно только при наличии критерия оценки её свойств. Таким критерием является реакционная способность води, которая может быть изменена воздейст вием малых добавок электролитов и электрическим полем. Первоначаль ная структура води изменяется, причём действие внешнего электрического поля проявляется , прежде всего, в изменении трансляциоя-ного движения молекул воды, что разупорядочиваег её структуру. Доказано, что совместное дейотвие химического и электрического воздействий на воду обеспечивает наибольпий эффект направленного изменения её структуры. Такое явление обусловлено процессом замещения примесных ионов воды ионами внесённого электролита и образованием дополнительного количества мономерных молекул воды за счёт разрыв. водородных связей в её структуре. Затворение вяжущих веществ модифицированной водой является однпм из путей интенсификации процессов структурообразовазшя и, как следствие, направленного изменения физико-механических свойств катерзалов на о их основе.

Показано, что ионные комплексы , образующееся в период гидратации вяжущих веществ, обладает электрическим депоямшм моментом. В связи с этим появилась возможность определённой орден тации этих комплексов в электрячеоком поле строго дозированной величины. Ориентация центров кристаллизации обеспечивает снижение внутренних напряжений, возникающих в твердеющей система, что приводит к повышении прочности материала.

Таким образом, получены сведения о взаимосвязи параметров качества вяжущих веществ и кинетики процессов структурообразо--

вания о электрофизическими свойствам! системы "вода-вяжущее вещесгвс", а также предложена гипотеза о возможности управления процессом структурообразования бетонов путём изменения структурно-чувствительных свойств вода и ориентации центров кристалла -зации. Это имеет важное значение при решении задач синтеза проч нооти бетонов, экономии извести и цемента, интенсификации произ водстаа.

Ш. ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВЯЖУШХ ВЕЩЕСТВ

Полученные выше результаты применимы для различ1шх строительна материалов, Однако дая обоснования автоматизации контроля параметров качества вяжущих веществ и объективной оценки точности их измерения трс5уется конкретизация критериев точности измерения физических величин Х( , споообов минимизации погреинос тей измерения и методик обработки экспериментальных данных. Сред ства АК, реализованные на основе различных методов, тлеет следующие признаки: преобразование измеряемой физической величины X в электрический сигнал измерения У, осуществляемое системой измерительных преобразователей (ИП); разновременное сравнение X со стаибартным образцом; квазистатический характер изменения _Х, вектора неопределяемых параметров анализируемого вещества £1 , вектора параметров ИП и внешних условий Ьс , за время Си (Ти -- постоянная времени измерительного устройства). Математическая модель такого класса измерительных устройств имеет вид

Г . (1)

где X* - оценка величины X; $ и - вектор собственных шумов ИП. функция р| ( * ) определяет реальную статическую характеристику оредотв контроля, причём вид Я| ( • ) зависит от метода контроля г огруктуры ИП, а функция С * ) характеризует способ поотроешя шкалы показыващих измерительных устройств <ИУ).

В вавасшгоотЕ ос условий х мокно трактовать как неизвестную неслучайную ваигашу влж как величину случайную. Векторы ЦБсДи в общем олучаэ является случайными процеооами. В квазистатичес-кси вржблигешв ситная У п оценка X* рас с! ат риваются как функ-дая одучайных веллчгн, т.е. являются случайными величинами.

Качество случайной оценки X* в смысле её близости к У целесообразно определять с помощью статистических показателей. Для этого используем критерий среднего риска для случайных X, получающегося усреднением неубуваюаей, симметричной относительно погрепноо ти л X = X - X , функции потерь П (4 X):

У = /Ш)ргЛУХ/<«*=М[Ш|] , (2),

где [>(•)- плотность распределения соответствующей величины;

МЫ- математическое ожидание. Если

то V *= м^п рт'И -ттп, о)

где Н(Х/Х) - условная энтропия X. Информационный показатель ^ определяет энтропийную погрешность |гв=±//гехрН(Х/Х*1 а среднее количество информации, содержащиеся в X*относительно

(4)

Полученние зависимости позволяют сформулировать задачу ' оптимизации средств АК по'заданным статистикам величин Хц^и.бг^о и найти такие функции (I), которые минимизируют выбранный пока- •. затель качества. ! ..

Постановка задачи в таком виде неразрешима, поэтому предложена методика отыскант функции Ъ(') и её оценки по погрешности измерение величины Хс , определённой опыт тем путём для каждого параметра контроля.

Общая методология исследований представлена в виде алгоритма (рио.1), где XI - измеряемая физическая величина; М/ -метод контроля; у; - параметр контроля величины XI ; Х\ - фиксирован ное значение величины Хс ; ^ -погрешность измерения величины Уа ~ энтропийная погрешность ; - неконтролируемые параметры в ходе Эксперимента; внешние факторы (температура , структура воды, частота внешнего электрического поля); -сред-неквадратическое отклонение величин Х(.

Согласно алгорит:.^ (рис.1), появилась необходимость ксьялек-спого исследования нескольких методов и параметров контроля, для чего были разработаны установка и методика обработки , экспериментальных данных, обеспечивающих получение данных об измеряемой величине одновременно несколькими методами.

Б качестве критерия оценки точности измерения величины XI , на сладш выбора метода контроля, принята энтропийная погрешность, равная ^э ф ( Нэ - энтропийный коэффициент), а на

стадии выбора параметра контроля У1 - среднеквадратическое отклонение (ц . При исследовании параметров качества известкового вянущего использовались емкостной, токовый и термометрический методы. Измерение электрических параметров измерительной ячейки осуществлялось с помощью емкостного датчика (а.с.1032396;), измерителей амплитудно-частотных характеристик Х1-19А и Х1-1А с одновременной записью результатов эксперимента на ленте светолу-чевого осциллографа Н-315. Получены градуировочные характеристики и определена чувствительность отклонения луча шлейфа осциллографа по каждому изморяемому параметру, которая составила: по каналу измерения емкости «5с* = О- 25п4*/мк , по каналу измерения сопротивления Б я, = 60 он/ы» , по каналу измерения температуры «$У = "С/ни ,

Разработана методика подготовки проб анализируемого вещества, согласно которой для каждой партии вяжущего определялись параметры качества по ГОСТ 9179-70, определенное количество вяжущего загружалось в датчик и вводилось эквивалентное количество воды.

В процессе эксперимента количество вода изменялочь в диапазоне от 0,005 л до 0,01 л, начальная температура вода поддерживалась постоянной, равной 20 С, активность вяжущего изменялась в диапазоне от 50 до 20 %, Анализ эксйериментальных данных для растворов вяжущего с эквивалентным количеством воды показал, что динамика изменения емкости системы "измерительный конденсатор-раствор вяжущего" Ск и электрического сопротивления объема раствора /?* характеризуют кинетику растворения и гидратации вяжущего. Характерные (сингулярные) точки на кривых изменения емкости и сопротивления отражают фазовке перехода раствора (рис. 2).

Период растворения СаО характеризуется уменьшением емкости С* , ростом сопротивления Их и температуры системы Т _ (точки & , Ь и К рио. 2).

h&moMtnu-

ческиб контроль

Mi.yj

—7-

Баак данных

MjCM, !t¡( У

KKW

r-Ю

Mcccuß зкслери* пеитмь ш* 9йикШ

-Г6-

Мaccu 6 cnocoSoê

коррекции логрешиостео контроля

г//-

% UM)

4Z-

i—/5 -

4, г/j.

♦

Рис. I, Алгоритм исследования методов контроля технологических

параметров

с*А

т,

Яо 60

<0

го

50 100 150 ZOO ¿SP 500 tjC

Рис. 2. Кинетика растворения и гидратации вяжущего, подученная по тепловыделению , ёмкости и электрическое сопротивлению

Момент достижения раствором концентрации насыщения, равного концентрации раогворимооти СаО, характеризуется возрастанием Я* (точка d на кривой , рис, 2) , т.е. уменьшением количества диффундирующих ионов в объём раотвора. Индукционный период , т.е. период образования гелевых оболочек вокруг растворяющихся кристаллов СаО , характерен квазистационарностью электрических параметров раствора (участок at и Аг на кривых

а длительность этого периода определяется физико-химическими свойствами вяжущего . Образование зародышей гидрата сопровождается резким изменением электрических свойств раствора (участок Sc рис. 2), а максимальная скорость изменения ёмкости Сл имеет тесную корреляционную связь о количеством актившп окислов кальция в вяжущем (A.c. № 664095). Уравнение связи между содержанием активных окислов кальция и макоимальной

скоростью изменения ёмкости ci.'-теш "измерительный конденсатор - раствор вяжущего" имеет вед

Ас«о -2.0ехр(0.05TSVcmox.), " ^

Числовые значения коз^фпшенгов уравнения (5) определены о по- ' мощью метода наименьших квадратов, ошибка уравнения составила

± 0.93"/о , выборочной коэффициент корреляции lij , характеризую^ силу связи, составил 0,936, при П =24, где п -число ' опытов. Основная погрешность предложенного метода определения содержания активных окислов в вяжущем составила + 1,6$ актяв-ностп, дискретность контроля 60 с.

Отношение максимальной скорости реакции гидратации tfesnax. к времен« достижения этой скорости t<u характеризует реак- ., ционную способность вяжущего Re » Üc,mat.(tifz , ЩШЯ-;

тую нами за интегральна показатель качества вяжущего вещества (А.о. $769433).

Техническая реализация метода осуществлена с использованием моста с тесной индуктивной связью, параметры которого рассчиты- . • вались согласно критерия

F ~ max f) (Ja/&Сх) min%(T<,/&Rx) ,

где Jo - ток в диагонали моста: а С* - приращение ёмкости датчика; &- приращение сопротивления датчика.

Зависимости Jo - Vполучены расчётным путём и использовались при расчёте параметров моста для заданного диапазона изменения Су. *

Устройство для автоматизированного контроля содержания актюных окислов в вяжущем . было разработано, изготовлено в иегштано в условиях производства. Основная погрешность контроля составила ± 1,5% активности, дискретность контроля 50 й.

Другой важной характеристикой вяжущих веществ является активность, которая па практике определяется согласно Г0СТ9179.--70 и 3I0.4-8I. В работе предложен экспресс-метод определения активности, основанный на количественной взаимосвязи между активностью и током в цепи электродов измерительной ячейки. Эта овязь для известкового вяжущего аппроксимирована уравнением вида . .

Ab ~Ло-3{1пи-С/1и) f (7)

где Ио - активность вяну него, соответствующая началу шкалы ИУ ; I - текущее значение тока в цепи электродов , ¿н зна-. чонке тока, соответствующее насщешш 'раствора.

Согласно этого метода определённая 'проба вянущего вещества (для СаО 0,005 моль/л, цемента 2 г/л) загружается в измери-' тельную ячейку, заполненную водой, ■ на электрода которой подаётся электрическое высокочастотное модулированное напряжение и измеряется ток в ггпл электродов при постоянном перемешива-йии суспензии, Активность определяют по градуяровлчкым харак- • теристкам. Так, при определешш активности цемента наобходамо иметь набор градуировочкых характеристик I - Р(Аи.) для каждого сорта цемента (например, портландцемента и юлакопортлавд цемента). Основная погрешность измерения активности (марки) це-' мента экспресс-методом составила + 1% при пропаривании и + 25? на 28-ые сутки естественного твердения, периодичность контроля 10 та.

1У. АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ВШН0СТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ - . МАТЕРИАЛОВ

Решение задач измерения влажности сыпучих строительных материалов осуществлено с использованием даалькометрического двухчастотного метода, основанного на высокочастотном принципе -зйствая. Однако строительные материалы, з частности силикатная смесь, имеют свои специфические особенности, которые накладывают серьёзные ограничения на выбор параметра контроля. Так, диэлектрическая проницаемость силикатной смеси € с определяется не столько количеством влаги в материале, сколько соотношением воды с содержанием активных окислов кальщы, а удельное сопротивление достигает самого минимального значения. Чаототно-влажностные характеристики материала, получешше экспериментам но, не имеют детерминированной зависимости ыезду количеством введённой в матерная влаги и параметром контроля. Поэтому на этапе выбора параметра контроля и оценки точности его измерения нами использован катод многофакгорного планирования экспери монта и аппаратура для экспрессного определения электрофизических свойств штагаала (анализаторы амшгатудо-чаототных харак ' теристик XI-1А и Х1-19А о записью результатов эксперимента на

на диаграммной ленте самопишущих приборов). Параметры: влажность VI(XI} ; активность смеси Ас(Х2) ; плотность материала Р(№) ; модуль крупности М*г (М; температура 7(%5) ; частота электромагнитного ислпиГ баад приняты в качестве входных факторов объекта исследования, Диапазон изменоши факторов определен исхода из конкретны: условий г составил: У/от 2 до Ао от 4 до и кр. о г 1,0 до Р от 1,5 до 6,5 Г!а; Т от 20 .до. 70 С. . Шаг варьирования каздого (¿актора был принят равным соответственно для: Ас -г.5'1., MKp.-o.iS, Р-г,5 Па.,Т- ¿5 "С.

Уравнения регрессии, получение после статистического анализа результатов эксперимента, имев® ляд

где /¡х - сопротивление измерительной ячейки; С* - емкость измэ-рительной ячейки; Ы - коофуивдеить уравнений регрессии. Уравнения (8) д^г частот ол&ктрического нзЕ^шеиип/^^-шевт вид С%*т.ог -г. яви+шш енщ+омт+оггыш*

+<Ш9Х(Ц+ота5+<1готхгх5-о.озхзхе+ (9)

К« *г.02ехр(ч.2ГХГ*абШ -аНШ-от5+о.1ШХ1-ОШ№-)

Уравнение (9) для факторов, енрзаенных. в натуральных единицах, по параметру С% вкект вид

Сх^б.д+о.йМс; • (Ш)

£>|Х5-го* тР ; Сф5 -6.4+0.огт.

Погрешность измерения V/ по О составила ± 1,53>, а по Их соответственно - I,Ьр. Наибольшее влияние на погрешность измерения оказывают активность смеси, плотность материала и температура. Показано, что в широко» спектре частот электромагнитного доля всегда [,ю;.шо вобрать такие частоты, при которых выполняется условие

£.[&*{{иТг)-1м*лШ]-*-гпШ. СИ)"

Для лыбора рабочих ччетот Ш/ и К/г предложен алгоритм видо

и^" ^ас^пйпйЯц (Як , Ццин)) Йх

5см -

и/цЬиГ -гпйХ

-/тип

Кх • /, /оо*е/и.

С> = Ю, /00 пФ.

где Ясм - чувствительность измерительной системы к ёмкости на частоте У к ; Лдч - возмокше значения активной составляющей ёшосгной измерительной ячейки. Условйе (И) и(12 ) технически реализованы с использованием измерительной схемы, синте зарезанной на баае дифференциального измерительного моота (рио.З),

ш сШи

Т

Рео. 3. Измерительная схема влагомера

где 1/п,1/4 - электрические напряжения частоты и^

К«,С* - электрические параметры измерительной ячейки; Су - ёмкость датчика; Со, Со - ёмкости для балансировки моста.

Параметры моста (рис. 3) рас&читавалисъ согласно алгоритма . (12) и условие линейности функции I" при заданных ограничениях ( I - ток в диагонали моста , равный (1/-2г), Ех - полное сопротивление ёмкостной ячейки).

Рассматривая каждое плечо моста как колебательный контур , легко найти входное сопротивление плеча моста, в которое включена измерительная ячейка: Яд

----------------(13)

пеика:

где Хь -индуктивное сопротивление контура; &С=(С'~ С*1 -' - степень расстройки контуре; С'- ёжооть , при которой контур настраивается в резонанс на частоте --добротность нагруженного контура.

Ток, протекающий в диагонали каждой нз половин моота, ра' БеК ли'л

1 +(йЕШ\$т)/1п>1 > (14)

и-'

где лЛхл- приращение входного сопротивления контура ; чувствительность моста по току вблизи состояния равновесия; 1ж'_ , -ток в диагонали каждой половины моста при . \

Частоты Н?1 выбираются такими, чтобы %1 ^ Ох* , тогда при (Зхг <У получим /Гб«.г »т.е.

ток Тг не зависит от ёшости датчика. Если выполняется условие Ш) , то д(*х( = л<*х , а

¿/л/ >

й£х' (15) ,

где лИ* - приращение активной составляющей датчика; 42к! - приращеияе полного сопротивления датчика на частоте . .■

Таким образам , выбор рабочих частот и расчёт параметров измерительной схемы по (12) обеспечивает значительное у меньше . ние активной составляющей датчика Кх на результат измерения 1 и повышение чувствительности схемы ч изменению влажнооти материа- .¡','. ла. . ^

В работе предложена методика расчёта геометрических параметров датчика о линейными алектродаш и разработана конструк ; ция скользящей платформы, обеспечивающей самоочищение её поверхности от налипшего материала (А.,о. £ 103396).

Двухчастотныэ поточные влагомеры песка и силикатной смеси, • разработанные нами, испытаны и внедрены на различных предприятиях страны . Погрешность , вызванная изменением модуля аррЯноотя и актявно^тд учитывается при градуировании шкалы ИП при условии среднестатигпдаиг» их значения. Полная погрешность ншзрашм < влажнооти силикатной смеси соотганла 0,5 абс.# влашюота. В системах автоматического регулирования , когда диапазон измэ-ретош влажности сужается, погреткооть составляет + 0,25 % I абс.

у. даомшчншв таоды контроля кинетики процессов •

(ЖТКТУРООБРАЗОВАНИЯ ШОШШЖ ЕЕТОПШ

Проблема стабилизации фязвка-махаштазокях свойств бетонов включает задачи оптимизации качественного состава ботошшх смесей и условий синтеза прочноатя батона,. В якосертадая па оонове разработанных средств АК авторе« рзпеш узлезнэ

- 24 -

применительно к задачам подбора состава бетонных о шеей и прогнозирования прочности бетона на раня ей стадии твердения. Эти задачи были оведенн к следующим основным положениям: ; выбор и обоснование критерия оптимизации состава бетонных смесей и условий, формирования структур ячеистых бетонов; разработка методики расчёта состава бетонных смесей и выбор способа коррекции их качественных показателей.

При решении этих задач исследованы процессы растворения и гидратации вяжукдос веществ, процессы формирования структуры и синтеза прочности бетонов. В результате подучены аналитические выражения, пригодные для инженерного расчёта параметров качества известково- кремнеземистого вяжущего и разработана .методика оценки качественного состава бетонных смесей. Так, установлено, что постоянная времени изменения тока в цепи электродов измерительной ячейки при растворении в ней вяжущего, характеризует качество вяжущего как продукта и определяется из выражения вида-.

: ' (к)

где й-кмщантрация. насыщения раствора ; 5* - удельная поверхность кристаллов активна окислов; - удельная поверхность вяжущего; <5.- количество актшлщх окислов; Ко -предьэкс-поненциалышй множитель ; - энергия активации вякущего ; Я-газовая постоянная; Т - температура . Постоянная процесса растворения ЧГи, монет быть определена экспериментально для данного сорта вяжущего при определённой температуре растворителя.

Энергия активация вяжущего определяется из выражения вида-

7Р7Г (17)

где Я^и,! -постоянная растворения, полученная при температуре растворителя , а Тщпостоянная растворения, полученная при температуре растворителя Тг.

Выражение для определения периода полураспада активных окислов кальция имеет вид

1,(1 " К-ехре-лМ/ЯТ) * (13)

гдо К - константр скорости реакции растворения, равная

X« юосы/б^М-Ъи. ,

где <?н - масса вянущего, используемого при эксперименте: А& - активность вяжущего.

Выражения (16-18) используются при расчёте состава ячексто-бетонной смеси по специальной методике, изложенной ниже.

Показано, -что дннамика изменешгя диэлектрической проницаемости бетонной смеси в начальной стадии твердения хоро- • шо коррелирует о кинетикой структурообраэовакия бетона. Это било взято за основу метода прогнозирования, процессов синтеза прочности, подбора качественного состава и длительности процесса перемешивания бетонных смесей. Длительность процео са перемешивания характеризуется временем начального этапа растворения и индукционным периодом , а особые (сингулярные) точки на кривой изменения ёмкости системы "измерительный конденсатор - бетонная смесь" характеризуют фазовые переходы п твердеющей бетонной смеси (Рис. 2).

Для наработки корректирущих воздействий на бетонную смесь исполь.зуются данные о текущем состоянии смеси. Эти датше получают путём автоматического измерения и анализа скоростей изменения температуры и удельного сопроишгеншг бетонной смеси, где скорость изменения температуры характеризует процесс схватывания , а скорость изменения удельного сопротивления - процесс вспучивания. Время начала истинного твердения ячеисто-бетоняой смеси определяется по скорости изменения плотнооти смеси (A.c. » 346669), Разработанные методы н технические средства автоматизации воспроизведения игаа тичзоких кривых процессов структурообразования бетонов использованы нами при разработке ннформационноЯ оистемя качества автоклавных бетонов и алгоритма её функционирования. Согласно этого алгоритма в лабораторньк условиях раосчиинвают показатели качества вяжущего по (5), (7), (17) и (18) о нопользсп? ни ем результатов эксперз*мептз , затем рассчитывают состав бетонной смеси (песка, воды, вяжущего) на единицу продукции и готовят смесь . Экспериментально определяют давталыюогь полураспада активных окислов ti/г из выражения вида

tW r-tp/ßrtf-i/i*), ' (I9)

где tf - длительность процесса растворения. '

Определяют период полураспада окислов с учётом реальных условий технологического процесса

t//¿ ~Ш1"г ' (20)

где В/Г -соотношение вода— твёрдое вещество; В/И - соотношение . во,"д - известковое вяяуягее. Значение ¿"//г сравнивают о заданным (желаемым) значением периода полураспада t//¿ ив случае их рассогласования изменяют соотношение активных: ком. понентов бетонной смоси так, чтобы минимизировать это рассогласование. '

Для практической реализации этой методики создана установка, включающая набор датчиков, измерительную схему , блоки нормирования сигналов, аналого-цифровой преобразователь, микро ЭВЫ.

Таким образом( подбор келаомоЛ кинетики формирования струн турн батона производится опытным путём в лабораторных условиях,. и в заводских условиях осуществляется необходимая коррекция; состава бетонных смесей.

6. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССШ ФОРМйРШАНШ ШСРО -И МАКРОСТРУКТУРЫ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА, ОБЩАЯ ОЦЕНКА РАШГЫ.

Задачи управления конечными свойствами дисперсных систем ьаотолько разнообразны в слоит, что даае сегодня трудно ваше теть пути для их кардинального ревения. В работе получены данные, позводяззцае подойти к этой проблеме с новых позиций, основызаяоь на достоверной янфорлацяи о процессах в их единотвэ я взаимосвязи с внесшими кесавдими факторами. Tai«, в период формирования макроструктуры ячеистого бетона необходимо поддерживать отношение скоростей схватывания и вспучивания на опреде лёнпом уровне (например, для газосиликатных смесей это отно-sshüö равно единице). Практическая реализация этого критерия соущеспшека с использованием .устройств контроля и .управления (A.c. № 230245, 399377, 442059, 446420 я 795945). Иа базе этих устройств бия синтезирован экстремальный регулятор , принцип действия которого основан на непосредственном измерения в анализе частного отдгтешя первых производных электропроводности < и Tercioрагурь* скоси. По результатам анализа формируется управ-

лягаций сигнал, воздействующий на исполнительные механизмы. Порог срабатывания регулятора по каналу температуры составил ± 0,3°С по каналу электропроводности ±1,7 См. Показано, что в общем виде задача управления технологическими процессами производства автоклавных бетонов является задачей стохасти ' ческого програширог алия, В работе для решения такого класса задач использован принцип снижения неопределённости путём создания оистем автоматического контроля важнейшее технологических параметров, где информация о Состоянии случайного вектора . X» заменяется математическим ожиданием М(Хг] компонент истинного вектора. На практике вместо М[X'I принимается соответствующий компонент вектора с известным значением дисперсии отклонения.

Такой приём хорошо зарекомендовал себя при решении задач стохастического программирования методами решения детерминированных задач линейного программирования.

Практическая реализация результатов исследования, осуществлённая на ПО "Сморгоньсшшкатоб^тон", Калининском заводе ЖБИ2, Калининских комбинатах строительных материалов при производстве ячеистого и тяжёлых бетонов, а также силикатного кирпича, показала работоспособность разработанных средств АК и управления. Так, стабилизация физико-химических свойств вода путём изменения её структуры по определённому критерию приводит к изме нению кинетики процессов структурообразоваюад бетонов на всех., этапах твердения. Процесс схватывания ячеисто-бетонной смеси, приготовленной на активированной воде, задерживается во времена на 1-2 минуты , что позволило сократить расход воды на 10? , прочность бетона при этом повысилась на 3095. Применение информационной системы качества и алгоритмоМ'оптиыизацш обеспечивают на только качество бетона, но и значительное сокращение расхода извести и цемента. Прочность бетона на. сжатие, для Калининского завода НБИ-2 повнеилаоь в среднем на 20% при одновременном сокращении расхода цемента на 105?. Таким образом, эксперименталь но подтверждены положения о возможности управления процессами синтеза цементного кашя пудам оптимизации состава бетонной смеси, стабилизации физико-механических свойств вода затворешет я определённой ориентации центров кристаллизации твердеющего батона, Внедрение результатов работы на раалячных предприятиях

страны даёт значительный экономический аффект.

Оценка погрешностей разработанных средств АК осуществлена с помощы) корреляционного метода' хорошо зарекомендовав вето себя в условиях отсутствия детерминированной связи между контролируемой величиной и выходным сигналом системы конт роля.

ОБЩЕ ВЫВОДЫ.

I. Впервые разработана общая теория автоматизации контроля

_ £•

качестаа автоклавных бетонов, базирующаяся на теории электролитов, теории строения воды и общей теории твердения минераль eus вягуцих веществ. Решение задач автоматизации контроля качества материалов непосредственно связано о изучением основнцх закономерностей образования структуры твердеющего искусственного цементного какная а взаимосвязи этих закономерностей о агзктрофгзачесшш свойствами бетонных смесей.

2. Ка основании теоретического и экспериментального исследований. зада? контроля параметров качества автокланых бетонов

к сзетекнохо анализа технологических процессов разработана шзодояогта выбора информативных параметров процессов, крите-рхг точности юс определения и метода контроля, обеспечивающие кобгодгмое количество информации о процессах.

3. Разработаны методика, аппаратура к способы обработки результатов язь»рений, позволяющие:

- одновременно измерять несколько параметров изучаемого процесса с синхронной запись» результатов измерения на диаграммной ленте;

- проводить многофакторный анализ для определения степе-т влкялея различных факторов на свойства раотвороз вяцуцих;

- изучать взаимосвязь параметров качества вяжущих с зжггцюфлзическнш свойствами растворов;

- ссгоетовлять кинетику . формирования структуры материала -с даааишсой изменения электрофизических свойств бетонных сгзгсеЭ.

4. Разработаны новые автоматизированные методы контроля

Екражтрозз качеств: минеральных вяжущих вещеотв на основе вза-

/

имосвязи этих параметров с электрофизическими свойствами их водных растворов, позволяющие:

- определять содержание активных окислов' кальция в известковом вяжущем по максимальной скорости изменения ёмкос-„ ти измерительного конденсатора, заполненного концентрированным раствором вяяущего;

- определять активность минеральных вяпуиих по току в цз-пи измерительных электродов, погруженных в разбавленгей раствор вяжущих, при действии на них постоянного ц перетекло го электрического напряжений:

- определять константу скорости реакции растворения вяжущего, используя при этом динамику изменения тока в цепи злеж-тродот и уравнения, подученные в работе;

- оценивать физико-химические свойства растворясь ос ел кристаллов минеральных вя&увдос веществ.

5. Разработаны двухчастотшгс влагомеры песка и сюшяат-шхх смесей, базирующиеся на анализа явлений поляризации растворов электролитов, математических моделях слотиого поляр;! зоданного диэлектрика в электромагнитном поле раяетчяой частоты и действии внешних мешающих факторов, синтезе датчиков и измерительних схем. Погрешность поточных влагомеров песка и силикатной смеси составила + 0,5 абс.^, а погрешаешь контроля влагосодержания силикатной смеси равна +.0,25 абс<£к Экономический эффект от внедрения влагомеров силикатной еггз— си на различных предприятиях страны составпл 154,793 тот.руб. в год.

6. Разработан метод прогнозирования кинетика фохгггровагшт структуры ячеистых бетонов я математическая шдсль процесса формирования микро - я макроструктуры ячеистого бегска, которые позволяют осуществлять оптимизация прсцзоса подбора . состава бетонных смесей и оп^гделять ггкггшдг глрааг".™" пе«:* носгн бетона по даяакяка пзизпсппя с>,зоотп пгкэратаяыгого кондоисзторп, заполненного бетонной сызоьп.

П. Разработана установка, яозяалкггая пепроризяэ полт-ролировать кототялу процессов слватмзгжл я вецучясття

ячеистого бетона, где о кинетике схватывания судят по динамике роста температуры смеси, а о кинетике вспучивания - по динамике изменения удельпого сопротивления смеси,

8. Разработаны информационная система качества автоклав ннх бетонов и алгоритм её функционирования, основанные на принципах комплектности и инвариантности, обеспечивающих получение текущей-информации о качестве автокл&п-шх бетонов в процессе производства (активности, содержании активных окислов в вяжу чем, константе скорости реакции гидратации, удельной поверхности вяжущего, длительности периода полураспада активных окислов кальция, энергии активации), что обеспечивает производство необходимым объёмом информации, а следовательно, позволяет оперативно управлять технологическим процессом с целью получения продукции требуемого качества и себестоимости,

9. Синтезирован экстремальный регулятор , предназначенный для управления процессом-вспучивания ячеийто-бетоиной смеси и реализующий условие синхронизации процессов вспучивания и схватывания смеси во времени, что обеспечивается поддерганием со' отношения скоро-гей роста температуры и изменения удельного

сопротивления смеси,равного определённому наперёд заданному значению. Закон управления процессом формирования микро и макроструктуры ячеистого бет.на получен в результате анализа математической модели этого процесса.

10, Разработаны способы повышения физика-ыехаяических свойств автоклавных бетонов, сущность которых заключается в том, дто комплексное воздействие на структурно-механически е свойства воды затЕорения и процессы твердения электричео ким напряжением, в присутствии растворяющихся электролитов, интенсифщярует процессы гидратации вялущих веществ, создаст условия для увеличения числа узлов новообразований и снижает внутренние напряжения, возникающие в конденсацпошю-кристал -лизационной структуре бетона.. Поэтому резко увеличивается прочность и морозостойкость бетона, а также улучшаются другие его свойства.

II.. Влагомеры паока и силикатной смеси были в 1975 и 1980 годах сданы в" домственной комиссии МПСМ РСФСР с эконо-

комическим эффектом 65 тыс. руб. в год на 100 шн. шт. силикатного кирпича. Влагомеры силикатной смеси внедрены на Херсоноком, Днепропетровском комбинатах строительных материалов и на заводе силикатното кирпича г,Кривой Рог. Экстремальный регулятор для управления процессом виброформования ячеистых бетонов бж внедрён в 1973 году на .сытном заводе ВШШСТРОМ. В 1983 году Минскому филиалу ВИАСМ был передан для технической реализации алгоритм управления процессом ударного формования ячеистых бетонов, разработанный на базе микро ЭВМ "Электроника С5-12". Информацпон ная система качества вязнущих веществ внедрена в 1985 г. на Калининском комбинате строительных материалов Я 2, где также сдана в опытную промышленную эксплуатацию система для алектрохимичес кой активации воды затворения. Внедрение систем контроля качества вяжущих веществ и электрохимической активация вода затворения позволило сократить расход известкового вяяущего и цемента , уве личить прочность ячеистого бетона га 20-3($, морозостойкость на 30-4^. Экономический эффект от внедрения систем контроля и управления качеством ячеистых бетонов на ПО "Сморгоньсиликатобетон" составил 301 тыс. руб. в год.

12. Теоретические и практические результаты работы в сово купности поселяют решить крупную народнохозяйственную проблему и наДду»т применение в соответствующих научно-исследовательсяшс организациях, заводских лабораториях и на производстве для достоверной оценки качества минеральных вяжущих веществ, совершенствования технологических процессов производства автоклавных бетонов, оптимизации процессов обжига , помола, дознрозания, формования и автоклавной обработки. Внедрение в производство система контроля и управления структурообраяовашем автоклавная бетонов обеспечит повыиеше качества и снижение себестоимости изделий из шгх. Кроме того, устройства для контроля параметров качества шауцах веществ могут найти применение дня измерения концентрация электролитов, стспена ак-швациц воды и смесей, Дальнейшее развитие работ по активации вода и строительных смесей на базе автоматизированных непрерывных методов контроля а управления структурко-кохагщ-ческими свойствами вода л ориентацией центров кристаллизации твердеющего цементного кагя'я является основой нового научного направления - направленного структурообразовшшя црчентио-водннх даспер-Ьий и организации гибки автоматизированных технологий производства 5етонных и кело со-бе тонных изделий.

ОСНОВНОЙ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ И350ШЮ В СУЩДУЩОС РАБОТАХ

1. Рудаков В.П., Караваева U.U. Регулировочные параметры процесса вибровопучивзния гаэосиллката // Строительные материалы. -1968. -£Е2. -С.20-22.

2. A.c. 230245 (СССГ). Устройство для управления физпко-химическим процессом при вибровспучиванин лчоясто-бетонных смесей / Рудаков B.U., Караваева Н.Ы. -Б.И. J/04, 1968.

3. A.c. 245441 (СССР). Способ контроля и регулирования процессов вибровспучивашш газосиликатной смеси / Рудаков В.Ы., Караваева Н.Ы. -БИ №19, IS69.

4. Рудаков B.U., Караваева Н.Ы. Метод измерения кинетики фазовых превращений в период формования ячеисто-бетонных изделий// Известия, вузов. Сер.Строительство и архитектура. -

' 1968. -№. -C.82-S6.

5. Рудаков Б.Ы., Караваева Н.Ы., Бакуров Д.П. Регулирование нроцеооа ввбро^опучивания газосиликатз// Проектирование я строительство угольных предприятий. -1968. —ЛХ2. -С.53-56.

6. Рудаков В.!Л., Караваева H.U. Некоторые предпосылки регулирования процессов р.пбрпвсиучиванвя газосиликата// Сб. трудов КИШСдлякатобегон^ Таллин. -IS68. -Ji3. -250-257.

7. Рудаков B.W., Караваева Н.Ы. Основные теоретические иоло-кения методов непрерывного контроля процессов формования ячеиотых бе гонов// СО. трудов ШШШшнсатобеток/ Тодянн. -I96t'. -М. -С.241-248. ,

8. A.c. 249737 (СССР). Cnocoti контроля и регулирования процесса вябровспучлваняя газосилвкагной сыесн/ Рудаков B.U., Караваева Н.М. -Б.И. JJ25, 1969.

Э. A.c. 271868 (СССР). Способ автоматического контроля начали образования неразрушаекоп структуры бетонной сыеси/ Рудаков B.U., Караваева H.H., Бакуров Н.П. -Б.И. VIS, 1970.

10. A.c. 346609 (СССР). Способ гапроля я регулировании процесса .мброфоршвания ячеистой смеск/ Рудаков B.U., Бичу-ров Н.П., Караваева Н.М., Никитин A.A., Лрохирс;; Г.Н. -Б.И. Ji23, 1972.

11. A.o. 356528 (СССР). Ротационный лискозил-лтр/ Рудаков В.М., Базуров Н.П., Караваева Н.М., Прохоров Г.Н., Коган А.Б. -Б.И. Jj32, 1972.

12. Рудаков B.U., Бакуров H.H. Система автоматического регулирования процессом ^чбровсвучивашы ячеисто-бетовной смеси// Всесоюзное совещание "Совершенствование производства крупно-размерных изделий из бетонов автоклавного твердения / Тезисы докл. -Ы., IÖ73. -С.130-133.

13. Рудаков B.U., Бакуров Н.П. Мэгематячеокая модель процесса вио'ро^ормаванш! газосиликатной смеси// Автоматизация про-изводствевшы процессов: Сб.научн.чгр./ШШ. -Калинин, -

1973. -0.217-221.

14. Рудаков Б.М., Семенилкина A.JI. Исследование дяэльаоиегри-чесиого метода измерения гласности песка в тотоке//Автома-тпзацин произволе твенпш: гфоцесс?в: Сб.научп.гр./ КПИ, Калинин, 1Ь73. -С.221-226.

".5. Рудаков В.П., Семенилкина АЛ. Анализ измерительной схемы двухчасюгного влагомера// Всесоюзная конференция "Автама- . тлзацил производственных процессов в лрсшдзлеявосги вяжущих веществ/ Шгск, IS74. -С.25-27.

6. Рудаков В. Li. Повышение гошгости и надежности приборов измерения влажности твердых и сыпучих материалов// Всесоюзная конференция "Автоматизация произглэдетвеятк процессов в промышленности пяауидах вещеотв/ Минск, 1974. -С.27-2Э.

7. А.о. 399371 (СССР). Устройство для автоматического управления процессом виброформовки ячеиого-бегоннзП смеси/ Рудаков В.М., Караваева Н.М., Бакуров Н.П., Куков Е.В. -

Б.И. Л39, 1973.

3. A.c. 442059 (СССР). Устройство для автоматического управления процессом виброформовки -ячеиото-бетовпых смесей/ Рудаков В.М., КарчЕвела H.I.i., Бакуров Н.П. -Б.И. ЙЗЗ,

1974.

I. A.c. 446240 (СССР). Устройство доя автоматического управления процессом вяброформовки ячеисто-бетовноЬ смеси/ Рудаков В.М., Кзраыевэ Н.М., Бакуров Н.П., Прохоров Г.Н., Когаи А.Б. -Б.И. W38, 1974.

20. Рудаков В.M. Оптимизация процесса формовки ячеистых бетонов// Сб.научн.тр. ШМ/ Кзлшзин, 1,571. С.49-56.

21. Рудаков В.1,1., Бакуров Н.П., ллроев Ü.H., 1Соган А.Б. Исследование кинетики вязкости при вябрсфорыованви изделий и? ячеисто-бетониой с;.;ссц// Строительные материалы. -ШЬ. -ЛИ. -С. 25-26.

22. A.c. 45Ш15 (СССР). Способ контроля и регулирования процесса вибрсвспуадвакия газосиликатной смеси/ Рудаков В.М., Караваева Н.П., Бакуров Н.П., Коган А.Б., Прохоров Г.Н. -Б.И. К, 1975.

23. Рудаков В.Ы., Семешшдена А.Л. Разработка двухчастотпых влагомеров строительных материалов// Всесоюзная г-юи^ерен-ция'"Автоматизация производственных процессов и унификация аппаратуры/ Саратовский госунвверсйтег. -1977. -С.55-58

24. Рудаков В.¡Л. Некоторые вопросы проектирования систем автоматического контроля Физико-химических параметров вещества// Всесоюзная научно-техническая конференция "Ип-тецскфикацш процессов суши; ц использование для этих целей новой "техника/ 11., IS77. -С.65-70.

25. A.c. G640S5 (СССР). Способ определения активных окислов в известковом вяжуще;// Рудаков В.М., Бакуров Н.П., Караваева H.U., Зайцев С.Р., Цуикарев Ю.А. -Б.И. И9, I97S.

26. Рудаков 3.11. Исследование метода автоматического контроля взвеогково-цесчаного вяжущего. ДР 45S-np,: Указатель неопубликованных и ведомственных материалов/ ВГШИЭет, Серая I. Цемент в асбестоцемент. -Выпуск 10, I97S. -С.9.

27. A.c. 675362 (СССР). Способ контроля к регулирования процесса вибровспучивашш газосиликатной смеси/ Рудаков Б.Ц., Бакуров Н.П., Караваева Н.М., Зайцев С.Р., Цуикарев B.C. -Б.И. Ä27, IS7&.

28. Рудаков В.П. Система автоматического контроля влажности песка в потоке// Сх'роительиие материала. -IS78. -,'» 5. -С.24-25.

29. Рудаков З.И. Автоматика и автоматизация ирризводствешш>\ процессов в промышленности строительных материалов// Каляная, KIT, 1980. -46с.

3ü. Рудаков Б.M. Системы автоматического контроля влогнооти торч.й// Автоматизация тореного производство/ Под- ред. . IUI. iüipQuaeioii Ii. -Цедра. -1972. -C.I35-I42. :

31. A.c. 769433 (СССР). Способ определения реакционной способности молотой извести/ Рудаков В.М., Караваева Н.М., Бакурои H.H., Зайцев С.?., Нушкарев Ü.A. -Б.И. #37, IS8I. ,

32. A.c. 79G75Ö (СССР). Способ определения прочности гаэоси- ; лшштиого бетоца-сырца и устройства для его осуществления/ Рудаков B.Ü., Цуикарев Ü.A., Караваева UM., Баку-ров ¡1.11., Зайцев С.Р. -Б.И. Л2, IS8I. ' ;

33. Рудаков В.М., Бакуров Н.П. Критерий управления процессом вибро^орыошп газобетонов автоклавного гвердения//Авгона-1йзация произюдоменнах процессов: Сб.научи.тр./КШ. -Калинин. -IS72. -C.I08-II3.

34. Рудаков В.Ы., Бзкуров Н.П. Ароматический контроль за под-вииностью ячеиото-бетопной смеси в процессе ее вгброоб-работкп// Автоматизации производи гвенвы;; ироцессов: Сб. научн. тр./дЛИ. -Иа;тш1. -IS72.-C.86-93.

35. А.о. 795945 (СССР).' Устройство для автоматического управ-лешш лроцесоом -Еибро^оршвация цздзлий из ячеясто-бе-тоннш: смесей/ Рудаков li.!L, Ба куров H.H., Зайцев С.Р., [¡¿■ии-хирев £).А.Г Караваева H.LI. -Б.И. JS2, 1981.

36. A.c. 847198 (СССР). Способ автоматического регулирования , процессо.л хиороислучикания газосиликатной смеси/ Рудаков В.М., КарасзеЕа H.I.I., Цушкарев У.А., Зайцев С.Р., Баку-ров H.H. -Б.И. IS81.

37. A.c. 103396 (СССР). Емкостной датчик/ Рудаков В.М., Боро-ьсЛ В.Ц., Зайцев O.P., Бакуров H.II. -Б.И. «23, IS83.

38. A.c. I033S8 (СССР). Датчик идьи^сти/ Рудаков В.М., Баку-ров Н.Я., Залцев' С.Р., Боровой Б.1.1. -Б.И. ¿>28, 1983.

39. Рудаков B.U. Непрерывный автоматический контроль производства автоклавных Оетонол. -Л.: СтроЛиздаг, 1985. -84с.

40. A.c. I3I4GII (СССР). Способ прлго'говленн« бетонной скесл/ Рудаков В.Ы., Ба куров H.H., ЗаПщь С.Р. -1987.

41. А.о. I413526 (СССР). Устройство для определения активности вямуцего/ Рудаков Б.LI., Нуикарев D.A., Бануров H.H.,

Зайцев O.P., Хабаров А.Р. -Б.11. ¡«28, 1Ь88. 42. А.о. I5II246. Cnococi активации строительных смесей/ Рудаков 3.1.1., Бакуров Н.П., Зайцев С»Р.