Структурно-функциональное моделирование строительного энергоэффективного композиционного материала

Проблемы современного бетона и железобетона. Выпуск 9 (2017 г.)

Структурно-функциональное моделирование строительного энергоэффективного композиционного материала

Аннотация

В статье рассматривается метод статистического моделирования структурно-функциональных отношений в энерго-сберегающем композиционном материале. Показана особая роль геометрии пористой структуры в организации теплового потока исследуемого материала и конструкций из него. Поскольку линии теплового потока проходят, в основном, по межпоровым промежуткам, с помощью методов компьютерной микроскопии, согласно разработанной методике, исследовались геометрические характеристики межпорового пространства. В результате обработки микрофотографий материала с помощью сегментации методом водораздела выделены участки изображения, соот-ветствующие межпоровым промежуткам. Построено гранулометрическое распределение этих участков по площадям, которое исследовалось далее интервальным методом. Доля промежутков из каждого интервала использовалась как переменная множественной регрессии к экспериментально определенным эксплуатационным свойствам. Промежутки некоторых размерных интервалов проявили сходное по знаку и интенсивности влияние на свойства, поэтому интервалы укрупнены до четырех. Для них построены нелинейные регрессионные модели свойств. В полученных регрессионных моделях для плотности, прочности и теплопроводности линейные составляющие характеризуются положительными вкладами, а квадратичные – отрицательными. Это может быть связано, в частности, с тем, что квадратичные слагаемые учитывают поры, разделяющие соседние промежутки. Определены области допустимого количества межпоровых промежутков соответствующих размеров с учетом нормативных ограничений по связанным с ними свойствам. Таким образом, оптический метод выделения межпоровых промежутков совместно с приемами статистической обработки позволяет определять структурные корреляты макроскопических свойств материала, наблюдаемых в экспериментах. Модели «структура-свойства» пригодны для прогнозирования свойств теплоизоляционных материалов рассматриваемого и смежных классов по их структуре.

Ключевые слова: пористая структура, межпоровые промежутки, компьютерная микроскопия, гранулометрия, нелинейная множественная регрессия

Для цитирования: Керш, В. Я. Структурно-функциональное моделирование строительного энергоэффективного композиционного материала / В. Я. Керш, А. В. Колесников, С. А. Твердохлеб // Проблемы современного бетона и железобетона : сб. науч. тр. / Ин-т БелНИИС; редкол.: О. Н. Лешкевич [и др.]. – Минск, 2017. – Вып. 9. – С. 232–249. https://doi.org/10.23746/2017-9-15

Полный текст статьи на русском языке

Список использованных источников

1. Ляшенко, Т. В. ЭС-модели и многокритериальная оптимизация при разработке теплоизоляционных гипсовых штукатурных композиций / Т. В. Ляшенко, В. Я. Керш, А. В. Колесников // Вестник ОДАБА. – 2015. – № 57. – С. 279-282.
2. Довгань, И. В. Статистическое исследование поровой структуры теплоизоляционных композитов / И. В. Довгань, В. Я Керш, А. В. Колесников, С. В. Семенова // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. – 2015.– № 60.– С. 86-90.
3. Вознесенский, В. А. ЭВМ и оптимизация композиционных материалов / В. А. Вознесенский, Т. В. Ляшенко, Я. П. Иванов, И. И. Николов. – К.: Будівельник, 1989. – С. 55-97.
4. Керш, В. Я. Завершенность структурных ансамблей как фактор влияния на основные свойства теплоизоляционного материала / В. Я. Керш, А. В. Колесников, В. Б Карпенко, Д. В. Керш // Вісник ОДАБА. –2014. – № 56.– С. 110- 115.
5. Керш, В. Я. Синтез гипсовых композитных материалов на основе теории перколяции / В. Я. Керш, А. В. Колесников,Д. В. Керш // Сухие строительные смеси. – 2015. – № 3.– С. 41- 43.
6. Керш, В. Я. Методы оптимизации структурно-зависимых свойств теплоизоляционных композитов на основе их дискретных моделей / В. Я. Керш, А. В. Колесников, А. В. Фощ // Вісник ОДАБА. – 2013. – № 51.– С. 256-260.
7. Kersh, V. Structurally-Oriented Design of the Heat Insulation Plastering Material / V. Kersh, A. Kolesnikov, T. Lyashenko, M. Pidkapka // No: Proceedings of REHVA Annual Conference 2015, Latvija, Rīga, 6.-9. maijs, 2015. Rīga: RTU PRESS, 2015. pp. 241-244.

ISSN 2076-6033

Авторы:  Керш В.Я., Колесников А.В., Твердохлеб С.А.