Гидроизоляциялық материалдардың құрамын жобалау кезінде оның құрылымын оңтайландыру

Зерттеулер оңтайлы құрылымға ие болған материалдар ғана тиімді қасиеттер кешеніне ие болатындығын көрсетуде. Сондықтан материалдың құрылымын оның құрамын жобалау кезінде оңтайландыру дегеніміз, қажетті қасиеттер кешеніне ие болатын материалдың құрамын қалыптастыруға қажетті оперцияларды рет-ретімен орындау деген сөз.

Гидроизоляциялық материалдардың құрамын жобалау, жасанды құрылыс конгломераттарының құрамын жобалаудың жалпы әдістері негізінде жүргізіледі. Дегенмен гидроизоляциялық материалдардың құрамын жобалаудың қолданылатын шикізаттың түріне, физикалық күйіне және функцияналдық қолдану бағытына байланысты ерекшеліктері де болады.

Құрамды жобалаудың жалпы әдістерінің негізінде нақты және бір-бірімен байланысты ғылыми принциптер жатыр. Оларға мыналар жатады: материалдың құрамын дұрыс жобалаған жағдайда материал қатайған күйде оңтайлы құрылымға және қажетті қасиеттер кешеніне ие болуы тиіс; оңтайлы құрылымдағы материалдағы байланыстырғыш заттың шығыны азайған кезде, фазалар қатынасы артады (о/ф); толтырушы компоненттер ретінде тығыз компоненттерді қолданған кезде, байланыстырғыш заттың шығыны төмендейді; материалдың оңтайлы құрамы мен құрылымы технологиялық параметрлерге тікелей тәуелді болғандықтан, зертханалық жағдайда құрамды жобалау кезінде, нақты технологиялық жағдайларды модельдеу қажет; жобалық құрамдағы материал сапасы мен бағасының нақты көрсеткіштері, нақты эксплуатациялық жағдайларды ескеру арқылы нақты анықталауы қажет.

Жобалаудың жалпы әдісі негізгі үш кезеңнен тұрады. Бірінші кезеңде материалдың құрылыс-эксплуатациялық көрсеткіштері негізделеді; бастапқы компоненттер таңдалады; бастапқы компоненттердің, әсіресе байланыстырғыш заттың қасиеттерін тексереді; ЖҚК өндірудің қабылданған технологиясы аясында шикізаттық материалдардың қасиеттерін жақсарту тәсілдерін іздестіреді; өндірістік жағдайларды мүмкіндігінше жоғары деңгейде модельдеу арқылы материалдың зертханалық өндіру тәсілін тағайындайды.

Оңтайлы құрамды жобалау мәселесін шешу үшін, математикалық (эксперименталды) әрекеттер мен ережелердің жүйелі жиынтығын, яғни процестің әрбір кезеңінде қолдануға болатын есептер мен теңдеулердің теориялық мазмұнына сәйкес, іс-әрекеттің алгоритмін жасау қажет. Бірінші кезең – өте маңызды кезең болып табылады, сондықтан материалды өндірістік дайындаудың көлемі үлкен болған жағдайда, қабылданған позицияларды екінші кезең үшін техникалық тапсырма ретінде апробациядан өткізу қажет.

Құрамды жобалаудың екінші кезеңінде эксперименттік жұмыстар көлемін азайтып, негізінен құрылымдық факторлардың әсерінен қасиеттің өзгеру заңдылықтарын бейнелейтін, математикалық есептеулерге тоқталады. Қажетті жағдайларда қолмен есептеудің орнына компьютерлік есептеулерді қолданған тиімді. Осы мақсатта эксперименттік мәліметтер мен есептеу формулаларын ендіру арқылы жобалаудың қажетті бағдарламасы жасалады.

Үшінші кезеңде алынған жобалық құрамды, өндірістік жағдайларда, мәселен, зауыт цехында, зауыттық қондырғылармен бақылау араласпасын дайындау арқылы тексереді. Қажетті болған жағдайда жобалық құрамға өзгерістер енгізеді. ЖҚК құрамын оңтайландырудың жалпы әдісінен басқа, экспериментті математикалық модельдеу әдісі де қолданылады. Материалдардың құрамын жобалауды оңтайландыруды салыстырмалы талдау, эксперименттік жұмыстардың көлемі, яғни үлгідегі дайындалатын және сыналатын аралспалардың мөлшері шамаммен бірдей екендігін көрсетті. Олардың арасындағы ерекшелік, жалпы әдіс бойынша жобалаудың аралық сатыларында алынған нәтижелер, барлық уақытта физикалық мазмұнға ие болады. Экспериментті жобалаудың математикалық әдісін компоненттер, сапа параметрлері мен технологиялық тұрақсыздардың саны өзгеретін жағдайларда қолданған тиімді. Кейде екі әдісті де қолданған тиімді, яғни жалпы әдіс бойынша оңтайлы құрамдардың сериясы таңдалып, эксперментті математикалық жобалау әдісі арқылы анықталған оңтайлы құрамдардан 1...2 рационалды құрам анықталады.

Мысалы: астарсыз жабындық битумды-каучукті мастиканың оңтайлы құрамын таңдау қажет.

Бірінші кезең: а) бастапқы материалдар таңдалып, олар зерттеледі; б) компоненттердің негізгі функциялары анықталды: битум - мастиканың негізгі байланыстырғыш бөлігі болуы тиіс; бутилкаучук – битумның негізгі деформациялық қасиетін арттыру және мастикалық жабынның құрылымдық тұрақтылығын арттыратын модификатор ретінде қолданылады; ұнтақ тәрізді толықтырғыш – механикалық беріктігін арттыру және температуралық тұрақтылық көрсеткіштерін жақсарту үшін; жұмсартқыш (автол) – дисперсті ортадағы бутилкаучуктің көбіну процесін қарқындату, технологиялық период кезіндегі мастикалық материалдың тұтқырлығы мен ыңғайлы өңделуін реттеу үшін; антисептик – биологиялық тұрақтылығын арттыру үшін; в) зауыттық жағдайда қолдануға болатын мастикалық материалдарды дайындау тәртіптері мен технологиялық параметрлері нақтыланды; г) жабындық материал үшін қолданылатын мастика қасиеттерінің сандық көрсеткіштері анықталады.

Екінші кезең: деформацияланудың сандық қатынасын атап айтқанда – сызатқа тұрақтылық пен термиялық тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін битум (Б) мен бутилкаучуктің (БК) (масса бойынша) қатынасы анықталады. Зерттеулер битумды-бутикаучукті араласпаның сызатқа тұрақтылығын Т₁ қамтамасыз ету үшін арласпаға массасы бойынша битумға 8% бутилкаучук, ал термиялық тұрақтылығын Т₂ қамтамасыз ету үшін кез келген, бірақ 11% кем болмаған мөлшерде бутилкаучук ендіруге болатындығы көрсетті; б) берілген пенетрациялық (П) көрсеткішіне сәйкес пластификатор мен толықтырғыштың оңтайлы мөлшері анықталды. Пенетрацияның бутилкаучуктік араласпаға ендірілген пластификатор мен толықтырғыш мөлшеріне тәуелділігі, БК 11-20% аралығындағы мөлшері үшін анықталды; в) орындалған зерттеулер нәтижесі негізінде пластификацияланған битумды-бутилкаучукті мастикалар үшін жиынтық сызбасы құрылады, сызатқа тұрақтылығы - Т₁, температуралық тұрақтылық - Т₂, жұсару температурасы - Т₃.

Жобалаудың екінші кезеңі алынған сапалық көрсеткіштер бойынша рационалды оңтайлы құрамды, оның экономикалық тиімділігін ескерген күйде тағайындаумен аяқталады (2.2-кесте). Кестеден көрінгендей 1,2 және 3 құрамдар рационалды болып табылады, себебі олар барлық қойылған талаптарды қанағаттандырады.

Жобалаудың үшінші кезеңінде рационалды оңтайлы құрам негізінде үлгі араласпалары дайындалып, барлық қабылданған техникалық талаптар кешені бойынша сыналды.

Кесте 2.2 – Мастиканың рационалды-оңтайлы құрамын таңдау нәтижелері

Физикалық күйі мен функцианалдық қолдану бағыты бойынша түрлі гидроизоляциялық материалдардардың оңтайлы құрамын жобалау кезінде, жалпы әдіске кейбір арнайы толықтырулар ендірілуі мүмкін.

2.7 Жобалық құрамды реттеу