Повна версія

Головна arrow Техніка arrow Будівельне матеріалознавство. Т 1

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ЕЛЕМЕНТИ ТЕОРІЇ МЕТОДІВ НАУКОВОГО ДОСЛІДЖЕННЯ І ТЕХНІЧНОГО КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ

Теорія методів наукового дослідження і технічного контролю якості є четвертою частиною загальної теорії штучних будівельних конгломератів. Вона висловлює сукупність прийомів і операцій в теоретичному пізнанні якісних характеристик ІБК, закономірностей, що лежать в основі методів випробування матеріалів при оцінці їх властивостей в лабораторних і виробничих умовах руйнують і адеструктівнимі способами, приладами, апаратами і автоматизованими засобами.

Первинним пізнавальним процесом служить спостереження, проведене в необхідних випадках із застосуванням вимірювальних засобів. Одержуванихвідомостей зазвичай досить, щоб судити про якість матеріалу при порівнянні їх зі стандартними або проектними вимогами. Цей пізнавальний процес як перший ступінь експериментального дослідження за своєю суттю адекватний технічного контролю якості.

Високою ступінню пізнання структури і властивостей ІБК є експеримент. Наукова глибина експерименту залежить в першу чергу від стану теорії. Отримувані нові експериментальні дані як додаткові факти використовуються при подальшому розвитку теорії або служать об'єктивним критерієм достовірності теоретичних положень, засобом доведення правильності наукових припущень (ймовірних гіпотез). "Науки, що не народилися з експерименту, цієї основи всіх знань, не приносять користі і повні помилок" (Леонардо да Вінчі).

Експериментальні дослідження ІБК виробляються в основному із залученням конкретних незалежних методів [1] . Для отримання надійних і об'єктивних результатів одночасно може застосовуватися кілька незалежних методів, що з'єднуються в комплекси. Вибір методів наукового пізнання, об'єднання їх при необхідності в комплекси і узагальнення методів дослідження становлять головну ланку методології в загальній теорії ІБК. Для різних конгломератів можуть використовуватися однакові або близькі між собою незалежні методи і їх комплекси, особливо коли експериментальні дослідження проводяться на одному рівні дисперсності частинок матеріалів або на одному масштабному або структурному рівні.

У теорії методів наукового дослідження ІБК встановлено п'ять масштабних рівнів і відповідно п'ять класів комплексів незалежних методів наукового пізнання (табл. 5.1). У них зосереджені об'єктивні комплекси незалежних методів наукового пізнання і окремі незалежні методи (табл. 5.2), що становить основу узгодженого, або гармонійного, застосування якісних і кількісних методів наукового дослідження. Інша закономірність в цій теорії встановлює взаємопов'язаний і взаємообумовлених характер класів, комплексів, незалежних методів наукового пізнання і одержуваної з їх допомогою наукової інформації про структурні рівнях і об'єктах дослідження в цілому. Реальні можливості цієї закономірності в методологічному відношенні наочно показані на рис. 5.1.

Таблиця 5.1. Класи комплексів і масштабні рівні досліджень

класи

комплексів

незалежних

методів

Масштабні рівні об'єкта вивчення

масштаби

спостережень

межі

вимірювань,

см

об'єкти вивчення

I

Субмікроско

піческого

(Атомно-молі

кулярний)

електрон

но-мікро

скопически

До 10 " 7

Ядра, атоми, іони, молекули

II

Мікроскопічний (колоїдно-дисперсний)

Електронно-мікроскопічний і оптичний

10 7-Ю 5

Макромолекули, кристалітів, кристали, сфероліти, фази і фазові контакти, мікропо- ри, мікротріщини

III

Мезоскопические (пилоподібні фракції)

оптичний

10-5-0,014

Глобули цементного речовини, наповнювачі (пилоподібні зерна), мезопо- ри, контактні зони

IV

Макроскопічний (піщана фракція)

Оптичний і візуальний

0,014-0,5

Прошарку, межпорових перегородки, наповнювачі (пісок), макропори

V

Мегаскопіческій (гравійно-щебенево фракція)

Візуальний

понад 0,5

Розчинна частина, наповнювачі (гравій, щебінь, мегапори, тріщини)

Таблиця 5.2. Комплекси і незалежні методи

Класи комплексів незалежних методів

I

II

III

IV

V

Радіометричні, електронної мікроскопії, рентгенівські, термічні, оптичні, хімічні та ін.

Електронної мікроскопії, рентгенівськ, термічні, оптичні, хімічні, електричні та електрохімічні, планіметрії та порометрії, реологічні, дилатометрические, дефектоскопії та ін.

Рентгенівські, термічні, оптичні, хімічні, електричні та електрохімічні, планіметрії та порометрії, реологічні, дилатометрические, дефектоскопії, седиментационного і гранулометричного, аналізів, фізико-механічних випробувань, тензорометріі і ін.

Оптичні, хімічні, електричні та електрохімічні, планіметрії та порометрії, реологічні, дилатометрические, дефектоскопії, седиментационного і гранулометричного, аналізів, фізико-механічних випробувань, тензорометріі, випробування стійкості, візуальних спостережень та ін.

Планіметрії і порометрії, реологічні, дилатометрические, дефектоскопії, седиментационного і гранулометричного, аналізів, фізико-механічних випробувань, тензорометріі, випробування стійкості, візуальних спостережень, тривалих випробувань під навантаженням, мегаскопія і ін.

Вибір незалежних методів, об'єднання їх в класи і відбір в комплекси узгоджується з визначенням масштабного рівня об'єкта вивчення. Виділяють його істотні структурні характеристики і їх вплив на ключові властивості конгломерату. Встановлюють взаємозв'язок і взаємозалежність між об'єктом, метою дослідження і методами наукового пізнання.

Мал. 5.1. Схема взаємозв'язку і взаємозалежності:

а - між об'єктом вивчення і методами наукового пізнання (об'єкт структурний рівень - "клас -> комплекси); б - між метою дослідження і методами наукового пізнання (мета -► комплекс -" незалежні методи)

Незалежні методи пізнання можуть бути прямі (наприклад, оптичні, мікроскопічні, електронно-мікроскопічні, рентгенівські) і непрямі (наприклад, адсорбційні -для газів, пара, розчинів, ртутної порометрії, капілярної конденсації, проникності і ін.). З усіх методів структурного дослідження краще, коли це можливо, користуватися прямими, хоча і зустрічаються труднощі на деяких рівнях дослідження.

Для кожного структурного рівня вибирають свої класи, комплекси незалежних методів, відповідні явищ і процесів, характерним для даного рівня, що забезпечує найбільшу достовірність отриманих результатів дослідження.

При розробці нових або вдосконалення традиційних методів і комплексів важливо виходити не тільки з факторів, які поділяють методи (мета дослідження), але також з факторів, які об'єднують методи (об'єкт і рівні дослідження). На стадії експериментальних робіт перевагу віддають комплексним методам, які дозволяють вивчати як зміна властивостей конгломерату, так і структурообразующие і деструкційні явища і процеси. При аналізі результатів експериментального вивчення властивостей ІБК встановлюють ступінь їх відповідності закону створу і іншим законам оптимальних структур. Останнє додатково дозволяє переконатися в надійності і об'єктивності прийнятих методів наукового пізнання і їх комплексів, а також в оптимальності структур ІБК.

Практична значимість зазначених вище закономірностей і правил застосування об'єктивних методів наукового пізнання і їх комплексів полягає ще і в тому, що вони дозволяють удосконалювати відомі та прогнозувати, розробляти нові методи дослідження і технічного контролю якості. Останнє становить важливе завдання загальної теорії ІБК і в цілому будівельного матеріалознавства. Теорія методів наукового дослідження і технічного контролю якості продовжує розвиватися і вдосконалюватися в напрямку збільшення кількості незалежних методів і їх комплексів, що базуються не так на умовних, а на інваріантних характеристиках якості, знаходити більш точні вирази в фізичному і математичному моделюванні технологій в лабораторних умовах і конгломератів з подібними (подібними) оптимальними структурами. Деякі нові фізичні і фізико-хімічні методи дослідження служать і для технічного контролю як в процесі виготовлення, так і при оцінці якості готової продукції. Особливо корисними в технологіях матеріалів є методи визначення: питомої поверхні подрібнених твердих матеріалів - порошків як наповнювачів і цементів як в'яжучих і ін .; впливу поверхнево-активних речовин на величину поверхневого натягу на межі двох фаз, що вводяться в систему з метою гідрофобізації, гидрофилизации, воздухововлеченія, пластифікації і т. п .; кількості виділеної теплоти при різних процесах (змочування, адсорбції, твердіння цементу, кристалізації та інших) за допомогою мікрокалорімстров або інших методів (термосного, адіабатичного, ізотермічного та ін.); структурно-механічних властивостей пластично-в'язких систем за допомогою Пластометри, віскозиметрів, зсувних приладів; кінетики схоплювання і затвердіння матеріалів з використанням електричних і ультразвукових методів і відповідних їм приладів; характеристик пористості будівельних матеріалів різними методами - сорбційними, мікроскопічними, ртутної поромет- рії, заснованими на взаємодії матеріалу з рідинами і газами, рентгенографічними, механічними. Кожен з цих методів має свої межі вимірювання радіусів пір, як правило, в межах 10 " 7 - 10 * см.

Особливою увагою користуються в будівельному матеріалознавстві адеструктівние методи вимірювань кількісних показників властивостей виробів або зразків. Випробування не супроводжуються руйнуванням або порушенням структури матеріалу. Найбільш поширені акустичні, комплексні, магнітні та електромагнітні, механічні, радіометричні, рентгенівські і електричні методи. Вони засновані на прямих і зворотних залежностях між фізичними значеннями, отриманими при випробуванні неразрушающим приладом, і традиційними показниками властивостей. Залежно виражаються у вигляді формул, графіків, таблиць. За допомогою цих методів визначають міцність і деформативні показники, модулі пружності, середню щільність, вологість, фазовий склад; здійснюють контроль якості та дефектоскопію. Вимірювання стають більш ефективними при комплексному використанні адеструктівних методів дослідження з отриманням двох або декількох фізичних характеристик.

У технологічний і, особливо, в експлуатаційні періоди виникає необхідність в вимірах деформацій, що викликаються впливом набухання, силових, усадочних, температурних та інших зовнішніх і внутрішніх факторів за допомогою оптичних компараторів, індикаторів годинникового типу, дилатометрів, тензометричних приладів, а також шляхом комбінування різних методів і приладів; корозійної стійкості до дії агресивних середовищ в напруженому і вільному від напруг станах. З метою скорочення термінів практикуються прискорені фізико-хімічні методи випробування морозостійкості, мікротрещінообразованія, визначення теплових і акустичних характеристик та ін.

  • [1] Рибьев І.А .. Погане А.В Вихідні методичні позиції при дослідженні ІБК // Будівельні матеріали. 1980, № 2. С. 24-26.
 
<<   ЗМІСТ   >>