Введение к работе
Актуальность проблеми . В основних направлениях социаль ного л еконоіліческого развития СССР на 1985-1990 года н на период до 2000 года говорится о необходимости " обеспечить создание и освоение серийного выпуска автоматических средств технической диагностики машин, оборудования, средств неразрутаекого Контроля, комплексов нових приборов проверки качества промыт ленной и сельскохозяйственной продукции, контроля окружающей оредн. Наращивать выпуск приборов контроля я регулирования расхода топливно-энергетических ресурсов к воды".
Реализация этих решений требует оснащения народного хозяйот ва новыми более совершенными приборами, являвшимися неотъемле-моЗ частью многжх современных автоматизированных систем управле кая технологическими процессами. Особенно это вакно 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 структурообразовапяя, условий формирования структуры и множества других факторов. Однако специфика производства строительных материалов, которая э целом гожет быть сведена к принятии решений в условиях неопределённости (влияние погодных условий, зависимость качественннх показателей от множества факторов , шогостадийность производства н др.) является одной из причин отсутствия в отрасли при боров для контроля качества материала в процессе производства. Это приводі:* к изменению технологических режимов, степени гомогенизации смесей, условий структурообразованпя и твердения.
Поэтому решение задач автоматизации контроля производства автоклавных материалов модно отнести к узловой проблеме повышения эффективности производства и качества выпускаемой про дукции.
Целью настоящих исследований явилось научное обоснование автоматизации контроля важнейших технологических пара-, метров производства автоклавных материалов и создание кокллокг
са новых методов и средств автоматического контроля информативных параметров качества вязуидос веществ, вода и кинетики процессов структурообразования в начальной стадии твердения бетонных оиесей .
Достижение поставленной цели имеет важное народнахозяйот-вбяноэ значение, поскольку оно позволит: сократить вариацию прочности . бетона за счёт стабилизации 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 вккудих веществ с учётом влияния внешних факторов на процессы твердения бетонных смесей; автоматизировать технологические процессы произ водства бетонов как одного из ваккейишх факторов повышения качества продукции и производительности груда.
Указанная проблема я&ляегся наиболее актуальной в современных условиях, которые характеризуются растущим объёмом производства, повышением требований к качеству продукции и росту производительности труда.
Работа выполнена в соответствии о целевой комплексной програшой 0Ц.026 ГККГ к Госклана СССРот 8 декабря 1981 года "Автоматизация управления технологическими процессами, производствами и оборудованием с применением мяни-и ыикро ЭВМ" (раздел 01.78), приказами Ш Я ССО СССР и НПСЫ СССР Ш 211 от 1.07. 1982 года, 655/240 от 23/20 мая I9P3 года.
Общая методика выполнения' исследований . Теоретической оо-еовой рвпения данной проблеми являлись , как правило, обобщения, вытекающие из анализа поведения бетонной смеси, изменение свойств которой рассматривалось на всех этапах твердения. Для решения конкретных задач автоматизация контроля физических величин (технологечеокнх параиотров) в работе привлечены представления і аппарат инфориацпопноЯ теории измерительных устройств , теории диэлектриков» теории раогворов электролитов и теории структури вода.
В оокову исследований соложен оистешый подход к явлениям к процвосам твердения бетонов, взамюовялинннми между собой и
внешними факторам, где теоретические и физические представления играли определятацуя роль в обобщении опытных данных, а метода статистики имели, напротив, подчинённое зпачение и рассматривались как необходимое средство обработки эксперикеЕталь-кнх данных и определения достоверности полученных результатов. Предмет? защиты являются: результаты рошения задач автоматизации контроля качества автоклавных бетонов с учётом множест ва метающих факторов, использованием методов планирования экспе римента и математического моделирования; методика увеличения точности и оперативности контроля информативных параметров процессов растворения и гидратации минеральных вяжущих веществ; метод управления кинетикой формирования структуры ячеистых бетонов прогнозируя его по динамике изменения ёмкости системы "измерительный конденсатор - насыщенный раствор известкового 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-ренияі
Назчнута новизну работы составляют;
-
Методика проектирования средств АК технологических параметров, включавшая синтез моделей растворов вяжущих веществ различной концентрации, общие принципы расчёта измерительных устройств согласно точностны* критериям, способы достижения заданных точностных показателей средств Ж я результаты комплексных исследований процессов растворения я гидратация вяжущих веществ.
-
Новые результати исследований взаимосвязи'электрофизических свойств раотворов вяжущих ведеотв с их качеством и аналитические выражения, полученные в работе как теоретически, так а в результате обработки экспериментальных данных.
-
Новые автоматизированные метода контроля параметров качества минеральных вяжущих веществ на стадии их растворения я гидратации, основанные на взаимосвязи качества вяжущих веществ о электрофизическими свойствами их водных раотворов.
4, Синтез и анализ поточных влагомеров строительных материалов , основанных на двухчастотшх ёмкостных методах измерения, сбеспечюваодих повышенную точность и оперативность конт роля влажности .
5. Новая информационная система качества и алгоритм её функ-ционирогачия для оптимизации процесса дозирования компонентов
бетонных смесей и принятия решений оперативного управления формированием структуры бетонов на 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 получениях результатов для практики состоит в создании комплекса техішчаских средств автоматизированного контро ля качвства батонов в процессе производства и системы алгорит мов оптимального управления технологическими процессами производства ячеистых бетонов.
Основные положення и выводы диссертации использовались при составлении технических заданий на опытно-конструкторскую разработку технических средств контрал физико-химических свойств воды и автоматизации управления процессами формирования макроструктуры ячеистых бетонов, переданных Цянскоыу филиалу ВНИИСТРШ. Влагомеры строительных материалов, после опытной эксплуатации, одаяы ведомственной яошссея ШСШ РСФСР .
Влагомэры сеок? и силикатной омеси, средства АК активности вядущах веществ и свойств вода внедрены на рааяичла предприятиях страны, таких как ПО "Сморгоньсиликатобетон", Калининский комбинат строительных материалов HI, , Калжнинокий завод ШІ-2, Днепропетровский и Криворохокий заводи силикатных материалов. Экономзчеокий йф|окт от внедрения только некоторых резуль татов работы составил бодео I млн. рублей в год.
Тооретпчєсіи.о раэуяьтаты работы и ооновнне технические ре иаикя по aBtoKaisai?:s контроля и управл в шш производством автоаяавгпя: бетонов пкадрош в учебный процесс Калининского по-лятахнлчоокого шютэтута, надано одно учебное пособие.
- 7 -Апдобация работы. Результаты проведенных исследований доло-кены на Всесоюзних 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 спкциях и семинарах ШІШБ Госстроя СССР, ВШИСТРОМА, ВЗКСЛ, НИШсиликатобетон; технических советах проиЗт водственных объединений, отдельные результаты работы докладывались на 12 научно-технических конференциях КПИ.
Основное содержание диссертации опубликовано в 42 печатных работах, в том числе, в двух монографиях. Важнейшие результаты работы и новые технические реиения защищены авторскими свидетельствами на изобретение.
Диссертация состоят вз 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.
В основу существувдего 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 значительны! опыт производства бе-товов, по прежнему острой остается проблема однородности их качественных харзктеристяк, которые могут изменяться не только при нарушении требований к на-чеотву сырья, но и при изменении внешних условий (температуры, атмосферного давления, магнитного поля зекш и ын. 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 системный подход к решению задач организации и управления яроизводством.
Известние положения твердения вяжущи*, веществ и бетонов (П.П. Будникона, D.M. Бутга, А.В. Волгенского и др.) показывают, что беспрерывно изменявдиеоя вяжущие системы ог жидкой суспензии
і - 8 -
до твёрдого цементного камня являются труднейшими объектами структурно-механических исследований. Поэтому , несмотря на достигнутые'успехи в выявлении сущности процессов твердения, многие вопросы осїзптсл дискуссиоюшми, а механики твердения трактуется в некоторых публикациях с различных точек зрения.
Согласие современной концепции механизма твердения бетонов, минералы портлаидцементного клинкера, в воде диссоциируют на иош кальция, силикатные, атсишатше и феррктные ионы, ко-торие ассоциируют в агрегати и комплексы, достаточно устойчивые к диссоциации. Образование кристаллов и кристаллогидратов происходит ке только в результате химических реакций, но и в связи о перенасыщением растворов, где они становятся менее растворнгяши, чем исходные вяжущие вещества. Образование кристаллогидратов сопровождается выделением энергии кристаллических решёток, оушарная величина которой предопределяет упругость формирующихся твёрдых кристаллов, прочность , твёрдость, растворимость и другие свойства. Та часть веществ, которая не успевает перейти в стабильное кристаллическое состояние и остаётся в виде гелевой фази, обладает большей внутренней энергией п ыеншей устойчивостью структуры. Это общая схема твердения атаувдх веществ, где процесса взаимодействия твёрдой фазы с водой определяют как гидролль и гидратацию, в результате чего в системе формируются новые кристаллические и амортизированные гкдрапше фавн, значительную часть которых соотавлявт гидроси-лдкаги кальция. В этих условиях синтез физико-ВДаничвокіїг свойств бетонов следует рассматривать на агрегативном и надмолекулярно» уровнях, где вааную соль играет силы взаимодействия кэаду частицшда в огрогатамз. Гакам образом, качество бетонов оот1 функция кнокаотва различных факторов, разнеоёнкых во времена г по техцалогиодсгжи переделам.
Так, качество ячозотых бетонов предопределяется совокупностью следувдас технологических параметров: содерканнем в извести активных оккзяов кальция, качеством песка, реакционной способность!) яззеегково-премпзвекпотого вяжущего, тонкостью хювша песка г кгввотв, ^Егяко-хзшлчеояиии свойствами воды , ре хздои автоклавной обработка ж др. Многообразие и взаимосвязь , разегчша футоров, прздогроявлякзия качество автоклакых бето-
нов, накладывает определенные требования к потоку информации о процессах при принятии управляющих решений.
Однако, как показал анализ публикации по вопрооам контроля и измерения технологических параметров производства бетонов, контроль производства осуществляется прест-іуществеяно о исполь-зовшшем методов химического анализа, разрушения образцов бетож и статистического, анализа качества компонентов бетонных смесей. Такой контроль недостаточно эффективен, так как длителен во времени (например, анализ одной пробы аззести длится 40 мга., а цемента 28 суток). Известные методы и приборы контроля тешерату . рн, уровня, давления, влажности, количества я объёма ве нашли должного применения в технологии производства бетонов. Это, как показывают исследования М.А. Берлжнера, Е.С. Кричезского, B.C.Рой фс и мя. др., обусловлено слопюстью объектов контроля,завясимоо тм> контролируемых величин от многих факторов и внутренних связей между ними. Так, повышение точности измерения влажнооти твёрдых и сыпучих материалов достигается путём компенсации мешав- ;. дих факторов, в частности, широко используются шогопараг.татровцо методи. Однако при измерении влажности строительных материалов эти методы не получили должного развития, что связано с низкой добротностью таких материалов, высокой температурой , агрессивностью среды и др. Если по вопросу контроля влажности материалов имеетоя обширная литература, то вопросы контроле активности вяжущих веществ, физико-химичеоких свойств вопи, кинетики процессов структурообразования бетонов практически не иоолвдоваиы. Поэтому , рассматривая процессы формирования отруктурн автоклавных материалов как совокупность заряженных частиц, находящихся в тесноы взаимодействии, природа которых опредэляетоя $в-зико-химичеокими и электрофизическими свойствами компонентов бе тонных смесей, возможно иегояьзегать известные электрические ме тода для автоматизированного контроля этих параметров.
Задачи исследования по разработке штодов и оредств АН производства автоклавных бетонов сведены к tssa^stsss основним положениям: I) выявить достоинства и недостатки современных методов контроля параметров качества строительных материалов и исследовать кинетику формирования отруктурн для теоретического обоо нования возможности решения проблемы повышения качества авто-
- 10 -клавшх бетонов при условии наименьших затрат времени и средств на і.роьеденио експериментальних работ; 2) иіучить электростатические процессы твердения минеральных вяжущих 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 электрическими свойствами растворов вяжущих веществ; '4) на основе данных, полученных комплексным измерением электрических свойств растворов вяжущих веществ, сделать обощендя по кинетике формирования структуры автоклавных бетонов на начальной стадии твердения, наметив пути автоматического контроля кинетики формирования микро- и макроструктуры яченстых бетонов; 5) по результатам исследования процессов растворения 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.
Строительные маториалы (растворы,-бетоны и композиционные материалы на основе вяжущих веществ) на стадии изготовления (перемешивания, формования и твердения), как показано выше, обладают широким спектром изменяющихся во времеїш электрофизических свойств. Для описания этих свойств очевидна целесообразность использования прямых электрофизических и физических характеристик (влектропрозодности, диэлектрической проницаемости, вязкости и др.) вместо косвенных технических. Однако определение электрофизических характеристик реальних структур многих строп-
- II - ~
тельных смесей и полупродуктов на различных этапах 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 качсотва вяжущих веществ о электрическими характеристиками системы "измерительная ячейка-растлор". Такой подход позволил использовать основные вывода теорий элек тролитов (Аррениуиа и ДебР-я-йоккеля) для описания в аналитическом 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 электрофизическими свойствами их водных раст воров и дано объяснение образования ионных кокплпксов, как розулъ тат действия диффузионного потенциала на границе раздела фаз "твёрдое вещество - жидкость". Показано, что в разбавленных раст, 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 напряяения возникает встречный поток разнолмёп но заряженных ионов и определённая ориентация твёрдых частиц с постоянным электрическим дипольным моментом, а одновременное действие пермэнного напряжения вызывает миграция» заряженных частиц (ионов) с частотой приложенного напряжения. Вслодствзо этого при определённом соотношении амплитуд этих папряеэпий создаются условия для концентрации разноимённо, зарягвияых понов в локальной области около соответо-твущих электродов. При этом в объёме раствора устанавливается стационарная рааясоть потенциалов (ЭДС), величина которой определяется в основном коллчеот вом ионов и заряженных чаотиц с дипольным моментом, тіе. активностью вяжущего вещества. Динамика взятаення ЭДС характеризует динамику возникновения ионов, т.е. кинетику- раотперзппя во-. щества. Электропроводность раствора находится в болео слогноЯ"
зависимости от условий растворения и внешних факторов , чем ЭДС, что является одной из причин , ограничивающих использование злек.ропроводности как параметра контроля- качества вякудах вещйсгв.
В насщешшх растворах вяедщих, когда проявляются силіі ион-иотюго вгашодействии (стеснённые условия) возможна ассоциация ионов и последующая их диссоциация, что сопровождается образованием слоимых ионных комплексов (частиц коллоидішх размеров), заряд которых определяется избирательной адсорбцией ионов и-раствора, которьі частично компенсируется ионами про7ивополо« ного знака , раснределешінші в окружающем пространстве. При определённых условиях доллоидная система теряет устойчивость, а ионные коншжсн (зародыши гидрата) самопроизвольно слипаются под действием сил Ван-дер-Ваальса, образуя агрегаты , связанные между собой сеткой водородннх связей прослоек жидкости между ними. Такая трактовка механизма образования простраиствеїшой коагуляциоіток отруктури в вяжущих системах позволила установить количественную взаимосвязь динамики изменения диэлектрической проницаемости (ДП) системы с кинетикой начального струк турообразования, что является следствием структурирования молекул воды, которые теряют подвижность и способность к поляризации.
Установлена взаимосвязь структуры воды с кинетикой процессов растворения и гидратации вяжуїдак веществ. Так, структура воды, близкая к тетраэдричеокой 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 мехчастичных взаимо действий электрической природа, 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 ввния двойных электричеоких слоев (ДЭС) - с другой. Поскольку ыюктрофизпческиэ озойства бетонной смес;: находятся в сложной зависимости от многих факторов как электростатической, так ц
- ІЗ -неэлектростатической природы, то пспсльзовать юс для цзлєіі автоматизированного контроля весьма затруднительно. На основании математической модели технологического процесса производства ячеио тых бетонов и графа связей технологических параметров о параметрами контроля , разработанных в работе, выбраны наиболее информативные параметры контроля производства и критерии оценки точности их измерения.
Из проведённых исследований следует, что при решении задач управления структурообразованием и качеством бетонов прежде всего необходимо изыскать эффективные методы управления структурой воды, которая очень чувствительна к внешним воздействиям. Однако направленное изменение структуры воды возмояю только при наличии критерия оценки её свойств. Таким критерием является реакционная способность воды, которая может быть изменена возденет вием малых добавок электролитов и электрическим полем, Псрвоначаль ная структура воды изменяется, причём действие внешнего электрического поля проявляется , прожде всего, в изменении трансляциоя-ного движения молекул воды, что разупорядочяваег 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. Затворенпе вяжущих веществ модифицированной водой является одним из путей интенсификации процессов структурообразования л, как следствие, направленного изменения физико-механических свойств катерзалов на « их основе.
Показано, что ионные комплексы , образующиеся в период гидратации вяжущих веществ, обладает электрическим дипольним моментом. В связи с этим появилась возможность определённой орден талии этих комплексов в электричеоком поле строго дозированной величины. Ориентация центров кристаллизации обеспечивает снижение внутренних напряжений, возникающих в твердеющей система, что приводит к повышению прочности материала.
Таким образом, получены сведения о взаимосвязи параметров качества вяжущих веществ в кинетики проірсеов структурообразо--
- 14 -вания с электрофизическими свойствами системы "вода-вяжущее вещесгвс", а такке предложена гипотеза о возможности управления процессом структурообразования бетонов путём изменения структурно-чувствительных свойств вода и ориентации центров крисгалли -задай. Это имеет важное значение при решении задач синтеза проч нооти бетонов, экономии извести и цемента, интенсификации произ водства.
Полученные выше результаты применима для различных строительна материалов. Однако для обоснования автоматизации контроля параметров качества вяжущих веществ и объективной оценки точности их измерения требуется конкретизация критериев точности измерения физических величин Хі , 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 (Ml); разновременное сравнение X со станбартным образцом; квазистатический характер изменения JC, вектора неопределяемых параметров анализируемого вещества i>i , вектора параметров ИП и внешних условий hi , за время Я» (Ти -- постоянная времени измермельного устройства). Математическая модель такого класса измерительных устройств имеет вид
где X* - оценка величины X; \ и - вектор собственных щумов ИП. функция Fi ( * ) определяет реальную статическую характеристику оредотв контроля, причём вид Fj ( ) зависит от метода контроля и огруктуры ИП, а функция Ft ( ) характеризует способ построешя шкалы показьшащюс измерительных устройств (ИУ).
В вавкшюоги от условий X моюю трактовать как неизвестную неслучайную величину кля как величину случайную. Векторы hi,6с До в общем случаэ является случайными процеооами. В квазиотатичес-кои Ержблягешв ситная У п оценка Х*рассіатриваются как функция случайных величин, т.е. являются случайнгага величинами.
- 15 -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, получащегося усреднением неубуваюаей, симметричной относительно погрешюо ти л X = X - X , функция потерь П (Л X):
Y* -_Г/тйхїргх"/х;(2).
где р(-)~ плотность распределения соответствующей величины;
МОЇ- математическое ожидание. Если П(Ґ,Х)=-Рпр(Х/Х*) ,
то V * - ML&i PW/Vl =Н(к/х"1, (з)
где Н(К/Х) - условная энтропия X. Информационный показа-
тель )? определяет энтропийную погрешность їв=±//гехрЙ(Х/хЧ а среднее количество информации, содержащиеся в X*относительно
1(М*ЬМ0с)-Н0ГЛ7, WJ-M[& Po)J.
(4} ',
Получению зависимости позволяют сформулировать задачу '
оптимизации средств Ж по'заданным статистикам величин Xi,hi,&i,yu
л найти такие функции (I), которые минимизируют выбранный пока- .
затель качества. ' ,
Постановка задачи в таком виде неразрешима, поэтому предложена методика отыскашн функции Rf*J и её оценки по погрешности измерения, величины Хі , определённой опытр«м путём для каждого параметра контроля.
Общая методология исследований представлена в виде алгоритма (рио.І), где Хі - измеряемая физическая величина; М/ -метод контроля; Уі - параметр контроля величины Хі ; X; - фиксирован ное значение величины Xl ; t^ -погрешность измерения величины Si і \ э - энтропийная погрешность ; />і - неконтролируемые параметры в ходе Эксперимента; hi- внешние факторы (температура » структура воды, частота внешнего электрического поля); <% -сред-неквадратическое отклонение величин Хі,
Согласно алгоритму (рис.1), полгглась необходимость киякэк-спого исследования нескольких методов я параметров контроля, для чего были разработаны установка и методика обработки , экспериментальных данных, обеспечивающих получение данных об измеряемой величине Хі одновременно несколькими методами.
.-16-
Б качестве критерия оценки точности измерения величины XI ,
на спадам выбора метода контроля, принята энтропийная погрешность,
равная Ъэ^Кэб^Ш) (Нэ - энтропийный коэффициент), а на
стадии выбора параметра контроля Уі - средаеквадратическое отк
лонение G"tCX
методы. Измерение электрических параметров измерительной
ячейки осуществлялось с помощью емкостного датчика (а.с,1032396;),
измерителей амплитудно-частотных характеристик ХІ-І9А и ХІ-ІА с
одновременной записью результатов эксперимента на ленте светолу-
чевого осциллографа Н-ЗІ5. Получены градуировочнне характеристики
и определена чувствительность отклонения луча шлейфа осциллогра
фа по каадому измеряемому параметру, которая составила:
по каналу измерения емкости «5с* = О- 25п4*/мк , по каналу изме
рения сопротивления Sg,, = SO он/іч» , по каналу измере
ния температуры «SV = Ґ.Я2 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 эксперимент количество воды 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 БО до 20 %, Анатаз экспериментальных данных для растворов вяжущего с эквивалентным количеством воды показал, что динамика изменения еыкости системы "измерительный конденсатор-раствор вяжущего" Ск и электрического сопротивления объема раствора /?х характеризуют кинетику растворения и гидратации вяжущего. Характерные (сингулярные) точки на кривых изменения емкости и сопротивления отражают фазовке переходы раствора (рис. 2).
Период растворения СаО характеризуется уменьшением емкости Сх і ростом сопротивления #х и температуры системы Т t (точки d , h и к рио. 2).
Haua/to
яет aj
Мі,Уі
ческиїі контроль
х* = ъ (уо
4Х,=Г-Х(
Критерий точности ffo/шро/іц
r-в <—:—
иыи квтроы
Банк данных
Массиб жслери* пентмь ны* донных
r-te
ШссиЕ cttocoSofi
коррекции логрешностгй контроля
r//-
-/2-
-1 r-Л —
Рис. I, Алгоритм исследования методов контроля технологическшс
параметрои
St 100 150 ZOO 260 500 t,c
Рис. 2. Кинетика растворения z гидратации вяжущего, полученная по тепловыделению , ёмкости и электрическое сопротивлению
Момолт достижения раствором концентрации насыщения, равного концентрации расгворимоота СаО, характеризуется возрастанием * (точка d на кривой *к , рис, 2), т.е. уменьшением количества диффундирующих ионов в объём раствора. Индукционный период , т.е. период образования гелевых оболочек вокруг растворяющихся кристаллов СаО , характерен квазистационарноотыэ электрических параметров раствора (участок аб к Аг на кривых
а длительность этого периода определяется физико-химическими свойствами вяжущего . Образование зародышей гидрата сспровоадаегся резким изменением электрических свойств раствора (участок <Ге рис. 2), а максимальная скорость изменения ёмкости Сл имеет тесную корреляционную связь о количеством активных окислов кальция в вяжущем (А.с. № 664095). Уравнение связи меаду содержавшем активных окислов кальция и максимальной
- 19 -скоростью изменения ёмкости Сі-'-теш "измерительный конденсатор - раствор вяжущего" имеет вид
Ас„о =Оекр(0.05Г5 ІГстах). ' ,g.
Числовые значения коэффициентов уравнения (5) определены о по- ' мощью метода наименьших квадратов, ошибка уравнения составила
і 0.93/5 , выборочные коэффициент корреляции c,j , характери-зующий 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$ активности, дискретность контроля 60 с.
Отношение максимальной скорости реакции гидратации Vcjmax. к времени достижения этой скорости ti/г. характеризует реак- .,
ЦИОШУЮ СПОСОбНОСТЬ ВЯКУЩЄГО Re » iTcmat.ftifZ , ПрИНЯ-:
тую нами за интегральный показатель качества вяжущего вещества (А.о. #769433),
Техническая реализация метода осуцествлена с использованием моста с тесной индуктивной связью, параметры которого рассчиты- . вались согласно критерия
F^maxVi {?<,/&&) „p., min%(j0/ARx) t .
где Jo - ток в диагонали моста: л С* - приращение ёмкости датчика; д/?* - приращение сопротивлешія датчика.
Зависимости -^ ~ F(Сп}\<1ж-уог. получены расчётным путём и использовались при расчёта параметров моста дім залаяного диапазона изменения Сх j
Устройство для автоматизированного контроля содержания актюншс окислов в вяжущем . было разработано, изготовлено в исгштано в условиях производства. Основная погрещность контроля составила + 1,5$ активности, дискретность контроля 50 с.
Другой важной характеристикой вяжущих веществ является
активность, которая па практике определяется согласно Г0СТ9179.<
-70 и 3I0.4-8I. В работе предложен экспресс-кгтод определе
ния активности, основанный на количественной взаимосвязи меяду
активность» и током в цепи алектродов измерительной ячейки.'
Эта связь для известкового вяжущего аппроксимирована уравнением
вида . .
где Ио - активность вянунего, соответствующая началу шкалы И У ; і - текущее значение тока в цепи олектродов , Іп зна-
. чонке тока, соответствующее насщешш 'раствора.
Согласно этого метода определённая проба вянущего вещества (для СаО 0,005 моль/л, цемента 2 г/л) загрукается в измери-
' тельную ячейку, заполненную водой, на электрода которой подаётся электрическое высокочастотное модулированное напряжение и измеряется ток в і'гпя электродов при постоянном перемешивании суспензии, Активность определяют по градуяров^олквд харак- теристкам. Так, при определении активности цемента наобходамо иметь набор градуировочкых характеристик І - FlAu.) для каждого сорта цемента (например, портландцемента и юлакопортлавд цемента). Основная погрешность измерения активности (марки) цемента экспресс-методом составила + 1% при пропаривании и + 25? на 26-не сутки естественного твердения, периодичность контроля 10 кин.
Решение задач измерения влажности сыпучих строительных материалов осуществлено с использованиен диалькометричеокого 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 кальция, а удельное сопротивление достигает самого минимального значения. Чаототно-влажностные характеристики материала, получешше эксперимекталь но, не имеют детерминированной зависимости ыеаду количеством введённой в матерная влаги и параметром контроля. Поэгог.?у на этапе внбора параметра контроля и оценки точности его измерения нами использован катод многофакгорного планирования экспери мента и аппаратура для экспрессного определения электрофизических свойств датапиала (анализаторы амплитудо-чаототных харак теркстше XI-ІА и ХІ-Ш о записью результатов эксперимента на
- 21 -иа диаграммной ленте сошшялущих приборов). Параметры: влажность VI (XI) ; активность смеси Ас(XI)'і ллотиость материала Р(№) ; модуль крупности М«гІЩ; температура 7(Х5І \ частота электромагнитного ноля iJ" о'ндй пойняти із качестве входных факто- -ров обьокга л о следования. Діапазон измеиоши факторов определен исхода из конкретна: условий г составил: V/ot 2 до 8/І; Ао от 4 до &,l; U кр. от 1,0 до 1,9; Р от 1,5 до 6,5 Па; Т от 20 до. 70 С. . Шаг варьирования каэдого фактора был принят ра.вішк соответственно для: W-.5?», Лс -Д5%, МкР.-о.Ь5, Р-г,5/7о.,Т-г5'С.
Уравнения регрессии, получение после статистического аналк-за результатов эксперимента, шенс ляд
где /!х - сопротивление измерительной ячейки; С* - емкость измерительно;! ячейки; Ы ~ KooqvjHiyieHTb уравнений регрессии. Уравнения (8) рт.л частоти аликтрического цапратит/г'^-шевт вид
(9)
С%*т.ог +1 ігвхишш *mxs+ сітщ+озгш+огпкш*
R* =e.02exp(-i.2fXf*uOSXS -(ШШ-1>т5+о.1ШХ1-0Ш№-) .
Уравнение (9) для факторов, снрзаенны;с.в натуральніше единицах,
по параметру С% вкеюв вид
Сфі*Л1г*аГ5\*} * C№*tt+0'SM*p.i
Cx\a-6.9+o.osAc; } . (10)
Сх|х$»/^<»#> ; Or/is»«**«7*.
Погрешность измерения W со О составила t 1,53, а по Rx соответственно - 1,)-. Наибольшее влияние на погрешость измерения оказывают активность смеси, плотность материала и температура. Показано, что в сироко» спектре частої электромагнитного доля всегда моїлю вибрать хаіще частоти, при которых выполняется условие
Для нгіора рабочих ччетот Itft и U/z предложен алгоритм видо
(12)
U^j ~atf.minaRx (/?« , Ях<(н)) иГць.иГ /tti6 fix
Scf(,n)-^~mox
Sen --mm
Rx i, fooкім. c> = w, 100 />Ф.
где ос«« - чувствительность измерительной системы к ёмкости на частото Уі ; Rxi - воэмокше значения активной составляющей еьшоогной измерительной ячейки. Условие (II) и(12 ) технически реализованы с использованием измерительной схемы, синте зареванной, на 6aso дифференциального измерительного моста (рио.З),
Pec. 3. Измерительная схема влагомера
где Un,Un - алектричзские напряжения частоты \Ji j Rt,Cx- электрические параметри измерительной ячейки;
Cj - сійкость датчика; Со, Со - ёмкости для балансировки моста.
Параметры моста (рис. 3) рассчитывались согласно алгоритма . (12) и условие линейности функции I" F(2*l при заданных ограничениях ( J - ток в диагонали моста , равный <1/-7г), Ех - полное сопротивление ёмкостной ячейки).
Рассматривая каждое плечо моста как колебательный кон
тур , легко найти входное сопротивление плеча шота, в которое
включена измерительная ячейка: >
где X*. -индуктивное сопротивление контура; &С=(С- Ск1 -' - степень расстройки контуре; С- ёжооть , при которой контур настраивается в резонанс на частоте l>%; Qx*U/jfaCx ~ -добротность вагругенного контура.
Ток, протекающие в диагонали каждой нз половин моота, ра-
li*
(14)
Л-(йЕШ\їт)/Іп>І
где dZ&i-i- приращение входного сопротивления контура ; 5г-
чувствителыюсть моста по току иблизи состояния равновесия; Ini~ ,
-ток в диагонали каждой половины моста при Zk =0^ . \
Частоти lO~L выбираются такиш, чтобы <йс/^ Qxz , "
тогда при QxK/ получим Ев*.г *V&F*XiF , т.е.
ток Іг не зависит от ёмкости датчика. Если выполняется условие Ш) , то ARxi*aR«=ARx , а
-і. &Ик ,
JL/n/ =Л/пг л7 >
й" (15),1
где лИ* - приращение активной составляющей датчика; лЕк/
- приращеияе полного сопротивления датчика на частоте uflf , '..
Таким образам , выбор рабочих частот и расчёт параметров
измерительной схемы по (12) обеспечивает значительное уменьше . :'
ние активной составляющей датчика Их на результат измерения -'
и повышение чувствительности схемы ч иэшнени» влагаоота матераа- .,''.
ла. . ,^:
В работе предложена методика расчёта геометрических па- ,' раметров датчика о линейными элоктродаш и разработана конструк ! ция скользящей платформы, обеспечивающей самоочищение её поверхности от налипшего материала (А.о. Л 103396).
Двухчастоаныэ поточные влагомеры песка и силикатной смеси, '
разработанные наш, испытаны и внедрены на различных предприяти
ях страны . Погрешность , вызванная изменением модуля аруДиоотя
и актявно^тд учитывается при градуировании шкалы ИП при условии
среднестатигїЩ'ММг» их значения. Полная погрешность намореная <
влажности силикатной смеси соотганла 0,5 абс./S влавноота.
В системах автоматического регулирования , когда диапазон измэ-
реїшя влажности сужается, погреткооть составляет + 0,25 % і
або.
У. АВТОМШЧЕШВ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КИНЕТИКИ ПРОЦЕССОВ (ЖУКТУР00БРАЗОМНИЯ АЗТОШШЖ БЕТОНОВ
Проблема стабилизации фязнкй-мэханячзоких свойств бетонов включает задачи оптимизации качественного состава батоюпас смесей и условий синтеза прочяоатя батона.. D Екосертадая па оонове разработанных средств АК авторе»* рзпенн узяезнэ
V ' - 24 -
применительно к задачам подбора состава бетонных о шеей и прогнозирования прочности бетона на раянЕЙ" стадии твердения. Эти задачи были сведены к следующим основным положениям: ; выбор и обоснование критерия оптимизации состава бетонных смесей и условий, формирования структур ячеистых бетонов; разработка метсддки расчёта состава бетонных смесей и внбор 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 получены аналитические выражения, пригодные для инженерного расчёта параметров качества известково- кремнеземистого вяжущего и разработана .методика оценки качествеїшого состава бетонных смесей. Так, установлено, что постоянная времени изменения тока в цепи электродов измерительной ячейки при растворении в ней вяжущего, характеризует качество вяжущего кап продукта и определяется из выражения вида-.
где й~коіщвнтрацвд. насыщения раствора ; 5* - удельная поверхность кристаллов актквнглс окислов; Зі - удельная поверхность вяжущего; Ко -предъэкс-тюненциалышй множитель ; л'*' - энергия активации вякущого ; R-газовая постоянная; Г - температура . Постоянная процесса растворения ЧГ* моает быть определена экспериментально для данного сорта вяжущего при определённой температуре растворителя. Энергия активации вяжущего определяется из выражения вида-
*W-JPJT RCr(
где 4.4,1 -постоянная растворения, полученная при температуре растворителя Та , а Тщпостоянная растворения, полученная при температуре растворителя Тг.
Выражение для определения периода полураспада активных окислов кальция имеет вид
1,(1" K-exp(-AW/XT) * (ІЗ)
гдо К - хонстантр скорости реакции растворения, равная
где Ав - активность вяжущего.
Выражения (16-18) используются при расчёте состава ячексто-бетонной смеси по специальной методике, изложенной ниже.
Показано, -что динамика изменения диэлектрической проницаемости бетонной смеси в начальной стадии твердения хоро- шо коррелирует о кинетикой структурообраэовакия бетона. Это бкло взято за основу «етода прогнозирования, процессов синтеза прочности, подбора качественного состава и длительности процесса перемешивания бетонных смесей, длительность процео са перемешивания характеризуется временем начального этапа растворения и индукционный 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 корректирующие воздействий на бетонную смесь исполь.зуются данные о текущем состоянии смеси. Эти дагаше получают путём автоматического измерения и анализа скоростей изменения температуры и удельного сопротивления бетонной смеси, где скорость изменения температури характеризует процесс схватывания , а скорость изменения: удельного сопротивления - процесс вспучивания. Время начала истинного твердения ячеисто-бетоняой смеои определяется по скорости изменения плотнооти смеси (А.с. й 346669), Разработанные метода н технические средства автоматизации воспроизведений-кяна тичэоких кривых процессов структурообразования бетонов иоподь-эоваки нами при разработке информационной оистемя качества автоклавных бетонов и алгоритма её функционирования. Согласно этого алгоритма в лабораторных условиях раосчиткваот показатели качества вяжущего по (5), <7>, (17) и (18) о копольасвро нием результатов эксперимента , затем рассчитывают состав бетонной смеси (песка, воды, вяжущего) на единицу продукции и готовят смесь . Экспериментально определяют длительность полураспада активных окислов ti/г из выражения вида
Ьі/г. ~О, г-tp/6r(/~i/inJ f ' Ц9)
где tf - длителы'ооть процесса растворения. '
Определяй1 период полураспада окислов с учётом реальных условий технологического процесса
Т-Ці^ШІЇ 1«г ' (20)
где В/Г -соотношение вода— твёрдое вещество; В/И - соотноше
ние .„вада - известковое вяжущее. Значение Ь"г/г сравнивают о
заданным (желаемым) значением периода полураспада ti/i ив
случае их рассогласования изменяют соотношение активных кои-
. понентов бетонной смеси так, чтобы минимизировать это рассог
ласование. '
Для практической реализации этой методики создана установка, включающая набор датчиков, измерительную схему , блоки нормирования сигналов, аналого-цифровой преобразователь, мнкро «ВЫ.
Таким образом, подбор келасыоЛ кинетики формирования струн турн батона производится опытным путём в лабораторных условиях,. а в заводских условиях осуществляется необходимая коррекция'. состава бетонных смесей.
6. СИСТЗДА. УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ФОРМИРОВАНИЯ ШСРО -. ' И МАКРОСТРУКТУРЫ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА, ОБЩАЯ ОЦЕНКА РАШТЫ.
Задачи управления конечными свойствами дисперсных систем ьаотолько разнообразны в слошш, что даже сегодня трудно наш тить пути для их кардинального ревенвя. В работе получены данкне, поаводязздае подойти к этой проблеме с новых позиций, основызаяоь на доотоаериой информации о процеосах в их еданотвэ я взаимосвязи с внешиш кешкцкми факторами. Так, в период формирования макроструктуры ячеистого бетона необходимо поддер-юшать отношение скоростей схватывания и вспучивания наопреде лёнпом уровне (например,-для газосиликатных смесей это отно-аенке равно едвнЕЦб). Практическая реализация этого критерия осуществлена с использованием .устройств контроля и .управления U.c. № 230245, 399377, 442059, 446420 я 795945). «а базе этих устройств бнл синтезирован экстремальный регулятор , принцип действия которого основан на непосредственном измерении в анализе частного отдгтенвя первых производных электропроводности * я температуры смеся. По результатам анализа формируется управ-
- 2? - ляющий сигнал, воздействующий на иоп іллитєльшіє механизмы. Порог срабатывания регулятора по каналу температуры составил + 0,3С по каналу электропроводности +1,7 См. Показано, что в общем виде задача управления технологическими процессами производства автоклавных Сетонов является эадачиЗ стохасти ' ческого програширог аннл. В работе для решения такого класса задач использован принцип снижения неопределённости путём соз- „ дания оистем автоматического контроля важнейшее технологических параметров, где информация о состоянии случайного вектора . X» заменяется математическим ожиданием MlXiJ компонент истинного вектора. На практике вместо М № 1 принимается соответствующий компонент вектора Xi с известным значением дисперсии отклонения.
Такой приём хорошо зарекомендовал себя при решении задач стохастического программирования методами решения детерминированных задач линейного программирования.
Практическая реатизация результатов исследования, осуществлённая на ПО "Сморгоньсиликатобчтон", 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 критерии приводит к изые нению кинетики процессов структурообразования бетонов на всех.. этапах твердеция. Процесс схватывания ячеисто-бетонной смеси, приготовленной на активированной воде, задерживается во времена на 1-2 минуты , что позволило сократить расход води на I(# , прочность бетона при этом повысилась на 30. Применение информационной системы качества и алгоритмовоптимизацш обеспечивают на только качество бетона, но и значительное сокращение расхода извести и цемента. Прочнооть бетона на. сжатие, для Йалшшнского завода НБИ-2 повысилаоь в среднем на 20 при одновременном сокращении расхода цемента на I0/S. Таким образом, эксперименталь но подтверждены положения о возможности управления процессами синтеза цементного камня путем оптимизации состава бетонной сме-ок, стабилизации физико-механических свойств вода затворения я определённой ориентации центров кристаллизации твердеющего бетона. Внедрение результатов работы на различных предприятиях
страны даёт значительный экономический эффект.
Оценка погрешностей разработанных средств АК осуществлена с помощы) корреляшгоняого метода хорошо зарекомендовав вето себя в условиях отсутствия детерминированной связи между контролируемой величиной и выходным сигналом системы конт роля.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ. I. Впервые разработана общая теория автоматизации контроля качества автоклавных бетонов, базирующаяся на теории электролитов, теории строения воды и общей теории гвордения минераль еых вягуцих веществ. Решение задач автоматизации контроля качества материалов непосредственно связано о изучением основних зажшсаерноогей образования структуры твердеющего искусственного чекевтного какная я взаишсвязи этих закономерностей о влажтрофззачесдгш свойствами бетонных смесей.
2. Ка основании теоретического и экспериментального иссле
довании зада? контроля параметров качества автокланых бетонов
к сзетекнохо анализа технологических процессов разработана иззодологня выбора янфоршгявкых параметров процессов, критерій точности их определения и метода контроля, обеспечивающие необходимое количество инфоудации о процессах.
3. Разработаны методика, аппаратура к способы обработки
результатов измерений, позволяющие:
одновременно измерять несколько параметров изучаемого процесса с свнхронной записью результатов измерения на диаграм-ызоЕ ленте;
проводить «ногофакторннй анализ для определения степеня влкякЕЯ различных факторов на свойства раотворов вядуцих;
изучать взаимосвязь параметров качества вяжущих с зжг2трофлзачасккіа свойствами раотворов;
- сспоетовлять кинетику . формирования структуры материа-а'с данаишеон кяманекия электрофизических свойств бетонных сизеей.
4. Разработаны новые автоматизированные методы контроля
гараавтров качеств' минеральных вяжущих вещеотв на основе вза-
имосвязи этих параметров с электрофизическими свойствами их водных растворов, позволяющие:
- определять содержание активных окислов' кальция в из
вестковом вяжущей по максимальной скороотн изменения ёмкое-,
ти измерительного конденсатора, заполненного концентрирован
ным раствором вяяущего;
определять активность мінеральних вяпущях по току в цз-пи измерительных электродов, погруженных в разбавлелгай раствор вяжущих, при действии на них постоянного и перетекло го электрического напряжений:
определять константу скорости реакции растворения вяду-щего, используя при этом динамику изменоїшя тока в цепя алеж-тродот и уравнения, полученные в работе;
- оценивать физико-химические свойства растворяющихся
кристаллов минеральных вяжущих 'веществ.
5. Разработаны даухчастотнио влагомеры песка и сплпяаг-ннх смесей, базирующиеся на анализе явлений полярязацта растворов электролитов, математических моделях слогиого поляризованного диэлектрика в электромагнитном поле различной частоты п действии внешних мешающих факторов, синтезе датчиков и измерительных схем. Погрешность поточных влагокеров песка и силикатной смеси составила + 0,5 аба.%, а погрегнссть контроля влагосодержания силикатной смеси равна +.0.JS абс<к Экономический эффект от внедрения влагомеров силяяапюЗ аа-сн па различных предприятиях огранн составил 154,793 гет.руб. в год.
6. Разработан метод прогнозирования кянегака форіттроваїшт структуры ячеистых бетонов я матештдческея шдель процзосі формирования микро - я как^оотруктурн ячанстого бегска, ки-торцв позволяют осуществлять оптззлязацкп прсцаооа кобора . состава бетонных смесей и оіфзделяїь гзнгтіп;? гяргстгггя: irpos носгн бетона по дшіамяке пзкзпзппя еізоатп пгкэвятаягяого коидэноагора, заполненного бетонной сшзоьо.
П. Разработана установка, позволявшая нспрэрызно петг-ролировать гзяотялу процессов одваїїлзаїшя п ведучзюття
- зо -
ячеистого бетона, где о кинетике схватывания судят по динамике роста температуры смеси, а о кинетике вспучивания - по динамике изменения удельпого сопротивления смеси.
-
Разработаны информационная система качества автоклав них бетонов и алгоритм её функционирования, основанные на принципах комплектности и инвариантности, обеспечивающих получение текущей-информации о качестве автоклакшх бетонов в процессе производства (активности, содержании активных окислов в вяяутем, константе скорости реакцій 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 о целью получения продукции требуемого качества и себестоимости,
-
Синтезирован экстремальный регулятор , предназначенный для управления процессом-вспучивания ячеисто-бетоииой смеси и реализующий условие синхронизации процессов вспучивания и схватывания смеси во времени, что обеспечивается поддержанием соотношения скоро-гей роста температуры и изменения удельного сопротивления смеси,равного определённому наперёд заданному аначению. Закон управления процессом формирования микро и
макроструктуры ячеиотого бет.на подучен в результате анализа математической модели этого процесса,
10, Разработаны способы повышения физика-механических свойств автоклавных бетонов, сущность которых заключается в том, дто комплексное воздействие на структурно-механические свойства воды затЕорения и процессы твердения электричео ким напряжением, в присутствии растворяющихся электролитов, интенсифщхрует процессы гидратации вяжущих веществ, создаст условия для увеличения числа узлов новообразований и снижает внутренние напряжения, возникающие в конденсацпошю-кристал -лизациокной 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 В80 годах сданы в" домственной комиссии МПСМ РСФСР с экоко-
- ЗІ -комическим эффектом 65 тыс. руб. в год на 100 млн. шт. оиликат-ного кирпича. Влагомеры силикатной смеси внедрены на Херсоноком, Днепропетровском комбинатах строительных материалов и на заводе силикатното кирпича г.Кривон Рог. Экстремальный регулятор для управления процессом виброформования ячеистых бетонов был внедрён в 1973 году на дштном заводе ВШШСТРОМ. В 1983 году Минскому филиалу ВИАСМ был передан для технической реализации алгоритм управления процессом ударного формованій ячеистых бетонов, разработанный на базе микро ЭВМ "Электроника G5-I2". Информаппон пая система качества вядущих веществ внедрена в 1985 г. на Калининском комбинате строительных материалов Я 2, где также сдана в опытную промышленную эксплуатацию систоыа для электрохимичес кой активации воды затворения. Внедрение систем контроля качества вяжущих веществ и электрохимической активация вода затворения позволило сократить расход известкового вяяущего я 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 "Сморгонвсиликатобетон" составил 301 тыс. руб. в год.
12. Теоретические и практические результаты работы в сово купности подавляют решить крупную народнохозяйственную проблем и наддуют применение в соответствующих научно-исследовательских организациях, заводских лабораториях и на производстве для достоверной оценки качества минеральных вяжуких вешаств, совершенствования технологических процессов производства автоклавных бетонов, оптимизации процессов обжига , помола, дознрозання, формования и автоклавной обработки. Внедрение э производство спсгекы контроля и управления структурообрааовашем автоклавная бетонов обеспечит повышение качества и оникение себестоимости изделий из них. Кроме того, устройства для контроля параметров качества вяязгцах веществ могут найтя применение для измерения концентрация электролитов, степени активации воды и смесей. Дальнейшее развитие работ по активации воды и строительных смесей на базе автоматизированных непрерывных методов контроля а управлеїшя структурно-кохаїш-ческими свойствами ворц л ориентацией центров кристаллизация твердеющего цементного кагя"я является основой нового научного направления - направленного структурообразовагшя цетентно-водних даспер-оий и организации гибкие автоматизированных технологий производства 5етонных и келопо-бетонных изделий.
