Закон - створ
Cтраница 1
 |
Графическое выражение закона створа. [1] |
Закон створа устанавливает: оптимальной структуре соответствует комплекс экстремальных значений свойств. [2]
Закон створа является следствием воздействия физических, физико-химических и технологических факторов и явлений. [3]
Закон створа позволяет создавать новые материалы со строго заданным набором и уровнем показателей свойств, улучшать качество традиционных, решать другие практические задачи. [4]
Физико-химическая природа закона створа связана с поверхностной энергией, возникающей в результате дробления и измельчения исходных твердых материалов, а также под влиянием некоторых других технологических операций, например введения добавок, нагрева. Увеличение дисперсности частиц и поверхностной энергии, равной произведению прироста поверхности на величину поверхностного натяжения, повышает активность компонентов к процессам структурообразования. В соответствии с принципом Гиббса-Кюри ускоряется выделение из растворов и расплавов новой, например кристаллической, фазы. Процесс же роста концентрации кристаллической фазы обуславливает упрочнение материала, повышение плотности и улучшение качественных показателей, что при оптимальных структурах приводит к возникновению комплекса экстремальных показателей свойств. [5]
Технологическая природа закона створа ( у искусственных) или генетическая природа его ( у природных материалов) заключается соответственно в принудительном создании или формировании естественным путем структуры, которая характеризуется минимальным содержанием микродефектов, минимумом капиллярных пор, способных удерживать инородный ингредиент ( например, влагу), оптимальной плотностью. Общий метод проектирования оптимальных составов и структур материалов обеспечивает не только заранее заданный комплекс требуемых свойств, но и их экстремальные числовые значения. Реализация запроектированного состава в технологическом процессе позволяет получать материал оптимальной структуры и на уровне заданных показателей свойств, наиболее выгодный по экономической эффективности. [6]
 |
Изменение прочности ИСК в пространственной системе координат. [7] |
Возможно обратное действие закона створа: если материал обладает одним или большим количеством экстремальных значений свойств, непосредственно отражающих его структуру, то она, следовательно, оптимальная. Нередко достаточно и одного экстремума свойств, например максимума той или иной прочности, чтобы судить об оптимальности структуры материала. [8]
Физическая природа явлений, обусловливающих действие закона створа, состоит в том, что при оптимальных структурах наступает уравновешивание сил притяжения и отталкивания между структурными микрочастицами. Вследствие этого значения свободной энергии Гиббса и свободной внутренней энергии Гельмго-льца становятся минимальными. И тогда в данных условиях возникает равновесная система, устойчивая или иногда может быть и неустойчивая, но стабильная в течение длительного времени. Чем полнее в технологический ( или генетический у горных пород) период была израсходована свободная энергия с переходом ее в энергию связи между микрочастицами, тем ярче выступают экстремумы свойств как функции энергии. Положение экстремума обусловлено также минимумом микропор или других микродефектов в структуре. [9]
Комплекс наиболее благоприятных показателей строительных и эксплуатационных свойств ( закон створа) ИСК оптимальной структуры обеспечивает не только более продолжительные сроки их надежной работы в конструкциях, но и более высокие показатели экономической эффективности по сравнению с конгломератами, структура которых не оптимальна. Надежность и повышенная долговечность конгломератов оптимальной структуры в конструкциях обусловлена устойчивыми свойствами морозостойкости, водостойкости, воздухостойкости, которые каждый раз отмечаются в экспериментальных исследованиях таких материалов. Максимальная экономическая эффективность конгломератов оптимальной структуры устанавливается расчетными данными, в частности, путем сравнения приведенных затрат при оптимальной и неоптимальной структурах. [10]
Между тем анализ показывает, что наиболее экономными составами по расходу вяжущих веществ являются оптимальные, при которых конгломерат удовлетворяет закону створа. На рис. 3.16 показаны один оптимальный в точке Н и ряд неоптимальных в точках А, В, С, Д, Е составов конгломерата, изготовляемого из принятых материалов - вяжущего вещества и заполнителей и при принятой технологии. [11]
 |
Проявление закона створа в древесине при отсутствии влаги. [12] |
Из графика следует, что при определенном наборе структурных параметров в абсолютно сухой древесине закономерно возникает комплекс экстремальных значений тех физических и механических свойств, которые непосредственно связаны со структурой. Такой комплекс экстремумов согласно закону створа возможен только при оптимальной структуре. Следовательно, под влиянием внешних и внутренних детерминантов в период роста дерева происходит постепенная оптимизация структуры древесины эволюционным путем. [13]
Ниже изложен общий метод применительно к тяжелому плотному цементному бетону, но вначале следует уточнить общие закономерности из теории ИСК, на которые опирается этот метод. Среди законов видное место занимает закон створа ( см. рис. 3.13), а в отношении механических свойств действует закон прочности оптимальных структур: произведение прочности бетона на степенную функцию фазового отношения ( В / Ц) есть величина постоянная. Прочность R цементного камня оптимальной структуры находится опытным путем при испытании образцов, хотя возможен и расчетный метод по формуле Фере: RK [ cl ( c e a) ] 2, где К - константа; с, е, а - абсолютные объемы соответственно цемента, воды и воздуха в смеси. [14]
На стадии экспериментальных работ предпочтение отдают комплексным методам, которые позволяют изучать как изменение свойств конгломерата, так и структурообразующие и деструкционные явления и процессы. При анализе результатов экспериментального изучения свойств ИСК устанавливают степень их соответствия закону створа и другим законам оптимальных структур. Последнее дополнительно позволяет убедиться в надежности и объективности принятых методов научного познания и их комплексов, а также в оптимальности структур ИСК. [15]
Страницы: 1 2