Підвищення якості ніздрютих бетонів автоклавного твердіння. Умови отримання газосилікату з компромісно оптимальними рівнями критеріїв якості та енергоємності. Визначення алгоритму пошуку компромісу випадковим скануванням полів властивостей матеріалу.
При низкой оригинальности работы "Газосилікати автоклавного твердіння з компромісно оптимальними рівнями критеріїв якості та енергоємності", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
в результаті обчислювальних експериментів на РТ-полях властивостей газосилікату визначити компромісно оптимальні рівні критеріїв якості та енергоємності, а також рівні факторів, що їх забезпечують, для всіх комбінацій чотирьох марок за густиною (D500-800) та відповідних трьох класів за міцністю на стиск (B1>B2>B3); Предмет досліджень - вплив нормативних обмежень за густиною ? (марки D) та міцністю на стиск Rc (класи В) газосилікату на компромісно оптимальні рівні критеріїв якості (Rb, ? та ?) і енергоємності автоклавного твердіння та на рівні РТ-факторів, що їх забезпечують. Наукова новизна отриманих результатів: - в обчислювальних експериментах вперше визначені компромісно оптимальні рівні критеріїв якості (Rb, e та l) та енергоємності автоклавного твердіння для газосилікатів з 12 комбінаціями нормативних вимог за густиною та міцністю на стиск (три класи в кожній з чотирьох марок), крім того, кожний із критеріїв досягає приблизно 80% діапазону допустимих значень за напрямом до індивідуального оптимуму; в результаті того ж обчислювального експерименту визначені рівні 9 РТ-факторів, які забезпечують компромісно оптимальні значення Rb, ? та ?; причому, на останній ітерації два фактори (час ізотермічної витримки ? і тиск пари р в автоклаві) зараховано до комплексу критеріїв оптимізації та компромісно мінімізовано, що дозволило скоротити ?, в середньому, на 40 хвилин; Багатофакторні ЕС-моделі, емпіричні закономірності зміни компромісно оптимальних рівнів критеріїв якості та факторів, що їх забезпечують, дозволили з відомим ризиком екстраполювати результати на отримання газосилікату D400 при тиску пари в автоклаві 0,8 МПА (характерного для виробників в Україні).В обчислювальних експериментах методом ітераційного випадкового сканування полів властивостей матеріалу, описаних 9-факторними квадратичними ЕС-моделями, визначені компромісно оптимальні рівні критеріїв якості: границі міцності Rb і деформативності ? при вигині, коефіцієнта теплопровідності ? (при цьому кожний з них досягає 80% діапазону допустимих значень у напрямку до індивідуального оптимуму), критеріїв енергоємності автоклавного твердіння, а також рівні РТ-факторів, що забезпечують ці значення. Компромісно оптимальні рівні критеріїв якості і рівні РТ-факторів, що їх забезпечують, істотно залежать від положення і розміру «нормативного блоку» {D,B} газосилікату; для переходу між 12 «нормативними блоками» необхідно використовувати логічний і достатньо однозначний узагальнюючий показник - границю міцності на стиск Rcomp{D,B} газосилікату з компромісно оптимальними рівнями критеріїв якості в даному блоці. Аналіз вказаних вище функцій дозволив відмітити ряд особливостей газосилікату з компромісно оптимальними властивостями і встановити наступне: із зменшенням Rcomp{D,B} рівні міцності при вигині Rb і коефіцієнта теплопровідності ? закономірно зменшуються; ці функції несуттєво відхиляються від аналогів для індивідуального оптимуму (в середньому, на 5% вниз для Rb і вгору для ?); відмова від компромісно оптимальних рівнів РТ-факторів на користь індивідуально оптимальних для одного з цих критеріїв призводить до зниження Rb на 7-24% або до зростання ? на 19%. Компромісно оптимальні рівні критеріїв якості газосилікату формуються 9 РТ-факторами, рівні яких визначаються як чисельні рішення зворотної задачі моделювання; вони утворюють систему з внутрішніми кореляційними звязками, з яких чверть відноситься до практично достовірних (ризик менше 0,5%); ці звязки ділять фактори на три слабо повязані групи; до першої входять три фактори, зокрема, вміст пороутворювача, до другої - пять, в тому числі, час витримки і тиск пари (температура) в автоклаві, до третьої - кількість цементу; звязки забезпечують взаємну компенсацію факторів для збереження компромісу критеріїв якості при зміні Rcomp{D,B}. Одержані багатофакторні ЕС-моделі, закономірності зміни компромісно оптимальних рівнів критеріїв якості та РТ-факторів, що їх забезпечують, дозволили з відомим ризиком екстраполювати результати в нормативні блоки D400.
Вывод
1. Рівні властивостей газосилікату при кожній з 12 комбінацій вимог за густиною ?, кг/м3, (чотири марки D: 500, 600, 700 і 800) і за міцністю на стиск Rc, МПА, (по три класи В1 > В2 > B3) необхідно аналізувати і оптимізувати в окремих прямокутних «нормативних блоках» {D,B}, утворених довірчими інтервалами нормативів в області {?, Rc}.
2. В обчислювальних експериментах методом ітераційного випадкового сканування полів властивостей матеріалу, описаних 9-факторними квадратичними ЕС-моделями, визначені компромісно оптимальні рівні критеріїв якості: границі міцності Rb і деформативності ? при вигині, коефіцієнта теплопровідності ? (при цьому кожний з них досягає 80% діапазону допустимих значень у напрямку до індивідуального оптимуму), критеріїв енергоємності автоклавного твердіння, а також рівні РТ-факторів, що забезпечують ці значення. Причому, на завершальній ітерації два фактори, повязані з енергоємністю (тривалість ізотермічної витримки ? і тиск пари р), зараховано до комплексу критеріїв оптимізації і компромісно мінімізовано, що забезпечило додаткове скорочення ?, в середньому, на 40 хв.
3. Компромісно оптимальні рівні критеріїв якості і рівні РТ-факторів, що їх забезпечують, істотно залежать від положення і розміру «нормативного блоку» {D,B} газосилікату; для переходу між 12 «нормативними блоками» необхідно використовувати логічний і достатньо однозначний узагальнюючий показник - границю міцності на стиск Rcomp{D,B} газосилікату з компромісно оптимальними рівнями критеріїв якості в даному блоці.
4. Введення для 12 «нормативних блоків» {D,B} узагальнюючого показника Rcomp{D,B} дозволило описати (з відомим ризиком) зміну компромісно оптимальних критеріїв якості та факторів, які їх забезпечують, безперервними функціями, що не суперечать достовірним закономірностям матеріалознавства та є корисними для аналізу й для екстраполяції.
5. Аналіз вказаних вище функцій дозволив відмітити ряд особливостей газосилікату з компромісно оптимальними властивостями і встановити наступне: із зменшенням Rcomp{D,B} рівні міцності при вигині Rb і коефіцієнта теплопровідності ? закономірно зменшуються; ці функції несуттєво відхиляються від аналогів для індивідуального оптимуму (в середньому, на 5% вниз для Rb і вгору для ?); відмова від компромісно оптимальних рівнів РТ-факторів на користь індивідуально оптимальних для одного з цих критеріїв призводить до зниження Rb на 7-24% або до зростання ? на 19%. Специфічно із зменшенням узагальнюючого показника змінюється деформативність ? - нижче за Rcomp{D,B}?6-7МПА вона починає зростати і у газосиліката D500 наближається до рівня в блоках D800, це може бути повязано із збільшенням частки великих пор та кількості дрібнокристалічних новоутворень при рівнях РТ-факторів, що забезпечують компромісно оптимальні умови формування структури у газосилікатів знижених класів.
6. Компромісно оптимальні рівні критеріїв якості газосилікату формуються 9 РТ-факторами, рівні яких визначаються як чисельні рішення зворотної задачі моделювання; вони утворюють систему з внутрішніми кореляційними звязками, з яких чверть відноситься до практично достовірних (ризик менше 0,5%); ці звязки ділять фактори на три слабо повязані групи; до першої входять три фактори, зокрема, вміст пороутворювача, до другої - пять, в тому числі, час витримки і тиск пари (температура) в автоклаві, до третьої - кількість цементу; звязки забезпечують взаємну компенсацію факторів для збереження компромісу критеріїв якості при зміні Rcomp{D,B}.
7. Нова версія алгоритму пошуку компромісно оптимальних рішень випадковим скануванням полів властивостей матеріалу достатньо універсальна: немає принципових обмежень на число критеріїв, що оптимізуються; до них можуть бути на будь-якій ітерації зараховані як критерії оптимальності фактори, повязані з витратою ресурсів; при скануванні полів властивостей використовуються рівномірно розподілені випадкові числа, що генеруються на безперервних або дискретних шкалах.
8. Одержані багатофакторні ЕС-моделі, закономірності зміни компромісно оптимальних рівнів критеріїв якості та РТ-факторів, що їх забезпечують, дозволили з відомим ризиком екстраполювати результати в нормативні блоки D400. Склади були передані в ДП «НДІБМВ», де проведено додаткові дослідження з урахуванням умов діючих виробництв. Вони направлені на підвищення механічних критеріїв якості газосилікату D400, за рахунок його мікроармування. У вересні-жовтні 2010 р. випущено дослідно-промислову партію мікроармованого целюлозними волокнами газобетону. Результати є основою заявки на патент України «Сировинна суміш та спосіб одержання дисперсно армованого ніздрюватого бетону» (зареєстровано 26 листопада 2010 року).
ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В РОБОТАХ
4. Гаврилюк В.П. Влияние повышения класса по прочности автоклавных газобетонов Д-800 на результаты компромиссной оптимизации // Вісник ОДАБА. - Одеса: Зовнішрекламсервіс, 2009. - Випуск 34. - С. 474-479.
5. Вознесенский В.А. Компьютерный поиск компромисса между теплопроводностью, механическими свойствами и энергоемкостью ячеистых материалов / В.А. Вознесенский, В.П. Гаврилюк, Т.В. Ляшенко // Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка, науково-технічний збірник. - К.: «Знання», 2009. - вип.№32. - С.16-21.
6. Voznesensky V. Compromise optimisation of heat insulating and mechanical properties of high performance autoclaved aerated concrete / V.Voznesensky, T.Lyashenko, V.Gavrilyuk // Proc. 17 Ibausil. - Weimar (Germany), 2009. - V. 2. - P. 2-1181-1186.
7. Lyashenko T.V. Multicriterion optimisation of autoclaved aerated concrete properties and expenditure of energy resources / T.V.Lyashenko, V.A.Voznesensky, V.P.Gavriliuk // Brittle Matrix Composites 9 : Proc. 9th Int. Symp. BMC9. - Warsaw: Woodhead Publ. Ltd., IFTR PAS, 2009. - P. 219-226.
8. Вознесенский В.А. Связь результатов компромиссной оптимизации с нормативами по плотности и прочности газобетона / В.А. Вознесенский, В.П. Гаврилюк, Т.В. Ляшенко, А.Б. Тымняк // Вісник ОДАБА, вип. 35, Одеса, 2009. - С.56-63.
10. Вознесенский В.А. Некоторые обратные задачи компьютерного строительного материаловедения / В.А. Вознесенский, Т.В. Ляшенко, В.П. Гаврилюк // Вісник ДОННАБА. Сучасні будівельні матеріали, конструкції та інноваційні технології зведення будівель і споруд. - Макіївка: ДОННАБА, 2010. - Вип. 2010-5(85), т. 1. - C. 33-38.
11. Вознесенский В.А. Анализ вариантов обратной задачи на заключительных этапах компромиссной оптимизации газосиликата / В.А. Вознесенский, Т.В. Ляшенко, В.П. Гаврилюк // Вісник ОДАБА, вип. 39, часть 1, - Одеса, 2010. - С. 70-76.
12. Вознесенский В.А. Газосиликат с компромиссными уровнями предела прочности и деформативности при изгибе, теплопроводности и энергоемкости твердения / В.А. Вознесенский, Т.В. Ляшенко, В.П. Гаврилюк // Вісник ДОННАБА. Сучасні будівельні матеріали. - Макіївка: ДОННАБА, 2011. - Вип. 2011. - 1(87) - С.91-98.
