УДК 691:004.4(045)
Илюнчев С.В., Бабнищева А.В., Дергунов С.А.
Оренбургский государственный университет
В России в течение десяти последних лет продолжается устойчивый рост производства и потребления сухих смесей, которые
стали неотъемлемой частью современного строительства. Рынок строительных растворов постоянно развивается, представляя вниманию потребителей новые виды продукции. Совершенствуются технологии выпуска минеральных наполнителей, заполнителей, вяжущих и химических модификаторов [1].
Качество смеси на практике обеспечивается высоким уровнем автоматизации данного производства, а так же подбором оптимального состава в лабораторных условиях. Для выбора рационального соотношения компонентов смесей необходимо провести ряд длительных исследований. Но применение современных компьютерных систем и математического анализа позволяет алгоритмизировать процесс проектирования, выявить определенные экспоненциальные зависимости свойств смесей от содержания в них компонентов.
В данной работе представлена программа расчета минеральной части смеси с заданными качественными характеристиками. В ней производится расчет количества сырьевых компонентов в системе «гипс-наполнитель». Основой для разработки данного программного средства является результаты научных исследований, проведенных на кафедре технологии строительных материалов и изделий в Оренбургском государственном университете по изучению влияния дисперсных компонентов различной минеральной природы на свойства высокопрочных. Конечной целью являлось получение составов низкопрочного гипсового вяжущего с заданными характеристиками и максимальным использованием местных материалов. Кроме того, разработанные составы можно использовать и в качестве минеральных основ для сухих смесей широкого профиля.
Программа позволяет выбрать наполнитель и произвести расчет его количества в зависимости от марки гипсового вяжущего. Удобный интерфейс и легкость в работе (рис. 1) позволяет одновременно выводить значения свойств для различных гипсонаполненных систем, что дает возможность проведения немедленного сравнительного анализа.
Постановка задачи. В технологии строительных материалов нередко требуется получать композиции с заданными свойствами, смешивая N компонентов. При этом массовые или объемные доли составляющих подбирают с учетом свойств каждого компонента. Состав смеси рассчитать тем труднее, чем большее число свойств смеси надо учесть. Для получения гипсового теста определенной нормальной густоты необходимо смешивать гипс с некоторым количеством наполнителя, и расчет доли каждого из них не вызовет затруднений. Подбирая же состав гипсовой смеси по четырем свойствам одновременно, добиваясь заданных значений НГ, сроков схватывания, плотности и предела прочности, для точного расчета состава смеси решается система из четырех линейных уравнений с несколькими неизвестными. Для расчета содержания компонентов смеси предварительно строятся экспоненциальные зависимости по результатам испытаний. Однако это условие — необходимое, но не достаточное; решения должны отвечать естественным ограничениям, а именно: доля любого компонента должна попадать в интервал (0, 1), а сумма долей компонентов должна равняться единице. Рассчитать «идеальный» состав смеси, решая систему линейных уравнений, удается редко [2]. Несомненно, для подбора качественного и расчета количественного состава сухих смесей перспективно применение современных компьютеров. Смеси определенного вида (например, бетонные) могут быть рассчитаны с помощью российских и зарубежных многоцелевых лицензионных программ, основанных на получении наиболее плотных упаковок. Для сухих смесей и многокомпонентных разбавленных вяжущих данные методики практически отсутствуют.
Разработанный алгоритм программного обеспечения для нахождения состава гипсовых смесей с определенной степенью точности, соответствующего заданному набору значений свойств, представлен на рисунке 2. Такой подход объясняется тем, что в процессе приготовления реальных композиций всегда допускаются небольшие отклонения характеристик смеси от желаемых значений, связанные, в частности, с неизбежными погрешностями при измерении, человеческим фактором, внешними условиями.
Разработка алгоритма. Смешанное вяжущее предполагается составлять из гипсов марок Г-13, Г-16 и наполнителей различной природы. Показатели компонентов определяют заранее по стандартным методикам [3]. Совокупность свойств вяжущего и всех наполнителей образует базу данных (БД).
Предложенный алгоритм, представленный на рис. 2, был реализован в виде оригинальной расчетной программы для IBM-совместимых компьютеров с использованием системы программирования Borland Delphi [4]. Программа рассчитана на подбор состава двухкомпонентных смесей и учитывает качественные показатели гипсового вяжущего.
Предложенное программное средство необходимо для снижения трудозатрат, повышения мобильности и скорости реагирования предприятий по выпуску гипсовых смесей на изменяющиеся условия поставки тех и или иных сырьевых компонентов. Она отражает среднестатистические результаты исследования гипса, минеральных наполнителей и смешанного вяжущего. Конечным откликом данной программы является состав строительного раствора на основе гипса с наполнителями различной минеральной природы.
Разработка этого приложения дает начало автоматизированному проектированию состава гипсонаполненных систем. Последующие доработки программы смогут учесть дополнительные специфические характеристики системы «гипс-наполнитель», а так же разработать составы модифицированных сухих смесей.
Библиографический список
1 Анализ рынка сухих смесей (Компания Петромикс) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.petromix.ru.
2 Расчет состава смесей с заданным набором свойств с [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.omsu.omskreg.ru /vestnik/articles/y1998-i4/a029/article.html Вестник Омского Университета.
3 ГОСТ 23789-79. Вяжущие гипсовые. Методы испытаний. Введ. с 01.07.1980. – М.: Изд-во стандартов, 1987. – 14 с.
4 Культин Н. Б. Программирование в TurboPascal 7.0 и Delphi. – СПб.: BHV – Санкт-Петербург, 1997 – 240 с.
