Войти  |  Регистрация
Авторизация

Многокритериальная оптимизация системы «жидкое стекло - отвердитель»



Качество строительных материалов является комплексной характеристикой, оцениваемой по показателям нескольких свойств. Качество радиационно-защитных жидкостекольных композитов определяется обширным перечнем свойств, включающих физические (параметры состояния, структурные показатели, механические, деформативные, радиационно-защитные, теплофизические свойства) и химические (стойкость материала в различных агрессивных средах) свойства. Количественные значения показателей этих свойств устанавливаются заказчиком, и они могут быть предъявлены только к продукту технологии, т.е. к радиационно-защитному материалу. Это обстоятельство вносит определенные методологические трудности в формулировании требований к свойствам (и их количественным значениям) структурных уровней (кроме макроуровня) разрабатываемого материала. Поэтому для оптимизации рецептуры и технологии изготовления жидкостекольного вяжущего (микроуровня), отвержденного хлоридом бария, следует опираться на перечень свойств, характерных для всех масштабных уровней и определяющих область применения материала. При этом следует стремиться к достижению максимальных значений показателей этих свойств для каждого уровня. Такими свойствами для радиационно-защитных материалов являются: радиационно-защитные свойства (коэффициент ослабления гамма-излучения, коэффициент выведения нейтронов), плотность, прочность, стойкость, технологические свойства (жизнеспособность, предельное напряжение сдвига).
Многокритериальная оптимизация системы «жидкое стекло - отвердитель»

Для оценки качества материала использовали критериальный подход, заключающийся в формулировании обобщенного критерия качества, учитывающего все требуемые эксплуатационные свойства посредством формулирования частных критериев (табл. 33).
С учетом вида частных критериев обобщенный критерий качества принимает вид:
Многокритериальная оптимизация системы «жидкое стекло - отвердитель»

где α1, α2, α3, α4 — коэффициенты весомости.
В радиационно-защитных материалах вяжущее вещество и дисперсные фазы выполняют различные функции: вяжущее должно объединять в единый конгломерат дисперсные фазы и быть стойким к воздействию эксплуатационных сред. Многие свойства материала улучшают подбором и введением дисперсных фаз: в радиационно-стойких материалах дисперсные фазы должны иметь химический состав, «прозрачный» для ионизирующих излучений, но при этом улучшать другие эксплуатационные свойства; в радиационно-защитных материалах — химический состав дисперсных фаз обеспечивает значительное поглощение энергии излучений, при этом они претерпевают значительные структурные преобразования, которые приводят к изменению показателей эксплуатационных свойств материала. В этом случае сохранение высоких значений показателей свойств (долговечность) должно обеспечивать вяжущее вещество. Поэтому основным носителем защитных свойств являются дисперсные фазы; для вяжущих веществ радиационно-защитные свойства необходимо учитывать, но они не являются приоритетными. Отсюда значение коэффициента весомости принимаем равным α4 = 0,1.
Значения коэффициента Fk при различных коэффициентах весомости представлены в табл. 34.
Многокритериальная оптимизация системы «жидкое стекло - отвердитель»

Многокритериальная оптимизация системы «жидкое стекло - отвердитель»

Анализ табл. 34 показывает, что при различных коэффициентах весомости значение Fk максимально при твердении материала в температурном интервале 20...25 °C и стехиометрическом содержании отвердителя (100 %). Это указывает на образование оптимальной, согласно предъявляемым требованиям, структуры материала. Поэтому данные условия твердения рекомендуются при получении жидкостекольных материалов, отвержденных хлоридом бария, и использовались при изготовлении разработанных составов. Также следует отметить, что значение Fk уменьшается при увеличении температуры, а при уменьшении количества отвердителя — имеет сложный характер. Такое изменение значений Fk свидетельствует об образовании различных по химическому составу, структуре и свойствам гидросиликатов бария, что соответствует разработанной модели структурообразования.
Модифицирование отвердителя позволяет изменять скорость структурообразования в материале и, соответственно, его свойства. Поэтому его эффективность оценивали по показателям начала и конца схватывания, прочности и водостойкости (табл. 35).
Многокритериальная оптимизация системы «жидкое стекло - отвердитель»

Оптимизацию рецептуры и технологии изготовления жидкостекольного вяжущего для радиационно-защитных материалов проводили по обобщенному критерию вида
Многокритериальная оптимизация системы «жидкое стекло - отвердитель»

При этом оптимальным является состав, соответствующий условию Fkm → max. Результаты расчетов представлены в табл. 36.
Многокритериальная оптимизация системы «жидкое стекло - отвердитель»

Из табл. 36 видно, что для модифицирования отвердителя рационально использовать смесь модификаторов в соотношении: ПВА = 7 %, NaOH = 17 % от массы отвердителя.
Основные свойства жидкостекольных вяжущих, отвержденных модифицированным отвердителем, представлены в табл. 37.
Многокритериальная оптимизация системы «жидкое стекло - отвердитель»

Таким образом, для изготовления жидкостекольных композитов, отвержденных модифицированным отвердителем, необходимо использовать стехиометрическое количество отвердителя, температура твердения должна составлять 20...25 °C. В качестве модификатора рационально использовать смесь модификаторов: ПВА = 7 %, NaOH = 17 % от массы отвердителя (табл. 38).
Многокритериальная оптимизация системы «жидкое стекло - отвердитель»

Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent