Введение к работе
Актуальность проблемы. В строительстве заметно расширяется использование многослойных ограждающих и несущих конструкций, которые при рациональном сочетании материалов с различными свойствами становятся способными стойко сопротивляться многообразным внешним воздействиям и позволяют сократить расход различных ресурсов на всех этапах их материального жизненного цикла. При этом прогрессивным тенденциям развития строительной технологии в наиболее полной мере отвечают легкие многослойные ограждающие конструкции с утеплителем из заливочных пенопластов.
Из-за.сложностей, связанных с получением необходимой информации, в настоящее время закономерности процессов формования отдельных слоев таких конструкций, взаимодействия слоев между собой и с окружающей средой описаны недостаточно полно и точно. Это сдерживает разработку и дальнейшее совершенствование соответствующих технологий и оборудования для их реализации, затрудняет оптимизацию и управление технологическими режимами, увеличивает расходы на ремонт и восстановление конструкций.
Считается,'что сейчас наиболее перспективным для совершенствования технологии строительных материалов и изделий научным направлением является имитационное ?.юделирование, которое открывает возможность описания закономерностей процессов формования и деструкции эффективных теплоизоляционных и защитно-отделочних слоев строительных конструкций и решения проблемы оптимизации и управления технологией и свойствами этих изделий.
Работа выполнена в соответствии 'с координационным планом проблемной комиссии 4.2 Национального комитета Рабочей группы социалистических стран, общесоюзной научно-технической программой 0.55.01 (задание 03.01.04.ОбТ и 03.03.04), межвузовской научно-технической программой КНП-2000 (задание 04.75 и 05.54).
Основной целью работы является оптимизация технологии изготовления и обеспечение гарантированного уровня эксплуатационных свойств слоистых строительных изделий и конструкций.
Для достижения поставленной цели необходимо разработать:
принципы описания закономерностей процессов формования и деструкции теплоизоляционных и защитно-отделочных слоев ограждающих строительных изделий и конструкций ;
оптимальные технологические процессы и методы расчета ре-
жимов производства слоистых изделий и конструкций, способы повыш ния и прогнозирования их долговечности.
Научная новизна. Разработаны теоретические положения оптими зации технологии и свойств слоистых строительных изделий и конст рукций путем регулирования характера распределения заливаемых в закрытые полости утепляемых конструкций .вспенивающихся полимерны композиций, а также адгезии и когезии слоев за счет использовали, имитационного и других методов моделирования.
Доказана пригодность установленных зависимостей, описывающих процессы формования и деструкции теплоизоляционных и защитно-отделочных слоев ограждений, для решения задач оптимизации технологии и эксплуатационных свойств многослойных строительных конструкций расчетным путем.
Построено математическое описание сложного многостадийного . процесса движения еысоковязкои вспенивающейся полимерной композі ции в перфорированном инъекторе и процесса её растекания на твердой горизонтальной поверхности после истечения из отверстий инь-ектора, реализованное в виде диалоговой системы имитации и являющееся теоретической базой для решения задач заливочной технологии изготовления слоистых изделий разнообразного профиля на высокопроизводительном оборудовании..
Выявлены зависимости критических геометрических параметров иньекторов для заливки полимерных композиций от вязкости композиции и основных технических характеристик заливочного оборудования, а также когезии различных заливочных пенопластов от технологической усадки этих пенопластов и перепада температур при производстве слоистых панелей, позволяющие определять реализуемость выбранного технологического решения и обеспечивать управляемость физико-механическими свойствами панелей на стадии их проектирования и изготовления.
Установлена зависимость адгезии стыкуемых материалов при тем пературно-влажностшх воздействиях от засоленности и способа подготовки реставрируемой поверхности, типа и толщины имитационного слоя.
Получена зависимость для расчета реального сорбционного вла-госодеркания кирпичной кладки и установлено предельно допускаемое солесодержание в материале ограждающих конструкций, вьие которого будет иметь место неудовлетворительный влажностний режим, ускоряющий разрушение материала.
Экспериментально доказана осуществимость объемного обессоли-вания каменных конструкций в поле постоянного электрического тока малой плотности. Выявлены условия реализации этого процесса на кирпичных стенах и установлена зависимость удельного электрического сопротивления каменных материалов от их влажности, содержания и смесевого состава солей.
Обоснована возможность прогнозирования ресурсов долговечности защитно-отделочных покрытий несущих и ограждающих строительных конструкций путем использования идей теории форсированных испытаний, принципов ннзариантности и расходования ресурса, а также гипотетических функций..
Практическое значение работы. Разработана технология производства многослойных строительных конструкций разнообразного профиля с утеплителем из заливочных панопластов, формуемых периодическим и непрерывны:,! способами. Созданы оригинальные методы расчета режимов процесса заливки и формования слоя пенопласта из различных полимерных композиций при производстве многослойных строительных изделий, позволяющие обеспечить высокую точность проектирования оборудования и значительно повысить оперативность переналадки технологического процесса.
Предложены составы имитационных материалов для реставрации камня памятников архитектуры, увеличивающие меиреставрационные сроки. Разработаны методические рекомендации по объемному обессо-ливанию каменных стен старинных зданий в поле постоянного электрического тока с учетом их размеров, формы и сложности отделки фасадов.
Предложены методы прогнозирования усталостной выносливости и долговечности трещиностойких лакокрасочных покрытий для защиты железобетонных конструкций, а также остаточной долговечности гипсового декора старинных зданий.
Основные теоретические положения работы используются в лекционном курсе "Основы научных исследований" для студентов строительно-технологических специальностей.
Новизна и полезность подтверждены двумя авторскими свидетельствами и пятью положительными релениями на' изобретения.
Результаты гнедрения., Результаты работы использованы ЦНИИСК им. В.В.Кучеренко при проектировании технологического оборудования и определении технологического регламента, позволяющего равномерно распределять высоковязкие полимерные композиции в полости
панелей при их производстве периодическим и непрерывным способами, снизить расход композиции на 5...10 и уменьшить неблагоприятное влияние различных факторе з на качество изделий. За счет замены физического эксперимента н і вычислительный удалось сэкономить материальные ресурсы на cyt.c.у 37650 руб. Ожидаемый годовой экономический эффект после сниженш расхода композиции на 10% при изготовлении панелей на технологической линии мощностью 500 тыс.кг в год изменяется в зависимости от типа кої.шонентов композиции в прзделах от 212 до 323 тыс.руб.
Основные положения исследования изложены.в учебном пособии "Математическое моделирование и ЭВМ" на примере моделирования в технологии производства легких многослойных строительных конструкций. Полученные сорбционные характеристики стеновых материалов учтены в пособии в развитие СНиП 0-3-79^ "Строительная теплотехника" и при проектировании стеновой панели. Зависимости для прогнозирования усталостной выносливости и долговечности лакокрасочных покрытий на основе ХСПЭ отражены в "Пособии по защите от коррозии железобетонных конструкций лакокрасочными покрытиями (к СНиП 2.03.П-85 и СНиП 3.04.03-85)".
Разработанные имитационные композиции использованы при компоновке белого камня на ряде памятников архитектуры с экономически;»: эффектом 31,25 тыс.руб. Ожидаемая экономическая эффективность при проведении всего комплекса рабох по консервации каменной кладки памятников архитектуры за счет увеличения ыеяреставрэционнах сроков составляет 17,8 руб. на І м обрабатываемой поверхности. Экономический эффект от внедрения лакокрасочных покрытий на основе ХСПЭ при защите железобетонных конструкций составляет 6...9 руб. на I и поверхности конструкций. Все оценки получены исходя кз цен 1990 года.
Апробация. Результаты работы докладывались на: ежегодных научно-технических конференциях Брестского политехнического института (1982-1992 г.г.), I Ые-здународном Совещании по проблеме 4 "Научные исследования в области реставрации памятников истории, культуры и музейных ценностей" (Москва, 1982 г.), УІ Всесоюзной конференции "Экспериментальные исследования инженерных сооружений" (Новоиолоцк, 1986 г.), Московской городской научно-практической конференции "Технический прогресс и ускорение строительства" (1988 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение качества и надежности продукции, программного обеспечения ЭБМ и технических средств обучения" (Куйбьшев, 1989 г.), Международной
конференции "Проблемы прочности и снижения материалоемкости строительных конструкций" (Люблин, 199? г.).
С использованием разработанных теоретических положений и методов при непосредственном участии автора как консультанта выполнено и успешно защищено 4 кандидатских диссертации (под научным руководством канд.техн.наук, доцента В.А.Объедкова).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка из 215 наименований .
