Эклектические экскурсы (стр. 18 )

где l – максимальный линейный размер зерна заполнителя; N – число зерен в единице объема. Такой эффект может быть достигнут при следующей последовательности технологических операций:

1.  Помол материала, аналогичного крупному заполнителю, с получением фракций типа крупного песка и пылевидной.

2.  Приготовление цементной смеси на основе вяжущего, совместимого с пылевидной фракцией (например, шлакощелочного) с добавлением молотого заполнителя, с учетом пропорций (8).

3.  (Выполняется параллельно операции 2) Виброутруска крупного заполнителя в металлической опалубке.

4.  Заполнение пустот укладки крупного заполнителя в опалубке цементной смесью по пп. 1, 2.

5.  Операции, обеспечивающие необходимый режим твердения (зависят от выбора вяжущего и заполнителя).

Понятно, что растворная часть такого бетона должна подчиняться закономерностям, описанным в разделе 1 данной статьи.

Замечание. Пропорции (8) – развитие идеи, впервые сформулированной в разделе 3.7. монографии [4].

3. К методике определения фрактальных показателей готового бетона

При подготовке к изготовлению новых бетонных изделий фрактальные показатели будущего бетона можно предсказать теоретически. Однако на практике (например, для экспертизы запаса прочности уже имеющихся сооружений) потребуется определение таких показателей в уже готовом бетоне. Такая задача требует совершенно иных подходов.

Для ее решения необходимо прежде всего обратить внимание на то, что фрактальный показатель, по определению, находится в отношении дополнительности с параметром квантового хаоса (энтропийным показателем) S(Ф) [5]. Поэтому для одновременной оценки обоих показателей могут быть использованы одни и те же методы. Наиболее очевидна возможность применения двух методов: механоэмиссии и ультразвукового просвечивания.

·  Метод механоэмиссии (трибоэмиссии) состоит в следующем. По поверхности исследуемого изделия движется абразивный валок. Сила прижима валка к поверхности регулируется. Валком проходят, если это возможно, несколько (представительную выборку) учасков поверхности изделия или (лучше) внутренних срезов. При проходе валка по исследуемой поверхности регистрируют электромагнитные излучения или звуки, возникающие при трении, в возможно более широком диапазоне частот. Затем строят фазовую диаграмму (диаграмму Пуанкаре) зарегистрированных излучений, на основании которой и вычисляют энтропийный показатель S(Ф) [5]. Все операции осуществляются с помощью автоматического компьютеризованного комплекса.

·  Ультразвуковое просвечивание в варианте, применимом для решения интересующей нас задачи, состоит в том, что образец бетона сканируется "монохроматическим" ультразвуковым лучом, а вокруг образца установлены "полихроматические" приемники ультразвука, с которых снимается информация для построения фазовой диаграммы рассеянного излучения и вычисления того же энтропийного показателя S(Ф).

Понятно, что ультразвуковой метод заведомо стабильнее по результатам (не зависит от истирания валка), дешевле, быстрее и проще в эксплуатации, чем трибоэмиссионный.

4. О критериях подобия в структуре бетонов

Говоря о самоподобии структуры бетонов в смысле фрактальной геометрии, нельзя избежать обращения к классической теории подобия, рассматривающей меру физического подобия структур разных размеров как функцию их геометрических размеров. Простейшее соотношение, определяющее критерии подобия этого рода, – это отношение куба максимального линейного размера к его квадрату. В самом деле, все характеристики объекта, зависимые от его массы или объема, прямо пропорциональны кубу линейного размера, а зависимые от площади поверхности – его квадрату. В случае структуры бетонов, предполагая заполнители разной крупности продуктами помола одного и того же исходного материала (т. е. полагая плотность зерна заполнителя и адгезивную способность единицы его поверхности постоянными), получаем искомый критерий подобия для первой из пропорций (8) в первом приближении в виде безразмерного множителя, численно равного l3 / l2 = l. В этом приближении, таким образом, допускается, что последовательность уровней фрактальной структуры представима марковской цепью, каждый элемент которой – по определению марковской цепи – независим от соседних, но вместе с тем (и это – как бы надстройка над определением марковской цепи, позволяющая использовать это понятие в теории фракталов) все элементы определяются извне по одному и тому же алгоритму.

Однако самоподобие фрактала основано не на случайном стечении внешних обстоятельств, а на наследственной связности его структуры. Поэтому уже во втором приближении необходимо учитывать зависимость взаимной адгезии заполнителя и матрицы цементного камня от радиуса кривизны поверхности заполнителя. В самом упрощенном виде по этому поводу необходимо высказать следующие соображения. Начиная с некоторого критического значения радиуса кривизны rкр, дальнейшее его уменьшение ведет к снижению адгезии и, следовательно, прочности контактной зоны. Поэтому резкие неправильности формы заполнителя могут приводить к тому, что соседние участки контактной зоны окажутся существенно различными по прочности. В этом случае более прочные участки будут вести себя как инородные тела, под действием внутренних напряжений и внешних нагрузок разрушая контактную зону. Это требует введения дополнительной поправки на форму заполнителя. Описывая поверхность зерна заполнителя в суперпозиции двух взаимно-ортогональных систем полярных координат, этот поправочный коэффициент можно выразить как

(9),

где r – радиус-вектор; S – поверхность интегрирования (суммарная поверхность всех зерен заполнителя данного уровня крупности, но отнюдь не средняя поверхность одного зерна!); j, q – углы поворота радиус-вектора в двух системах полярных координат, связанных с центрами масс соседних зерен заполнителя данного уровня крупности, соответствующие углам зрения из центров масс на линейные размеры неровностей этих зерен. Понятно, что трещиностойкость контактной зоны отрицательно коррелирует с коэффициентом (9).

Высказанные выше теоретические соображения едва ли могут быть достаточными для прямого практического использования. Несомненно, они требуют уточнения и детализации экспериментальным путем. Однако изложенное показывает, что оптимизация фрактальных показателей структуры бетонов действительно может способствовать значительному повышению их прочности, трещиностойкости и других важнейших характеристик.

5.  О долговечности бетонов как функции собственного времени

Хорошо известно, что пригодность бетонов для капитального строительства определяется не только их прочностью по отношению к внешним нагрузкам в течение короткого промежутка времени, но и его долговечностью – т. е. постоянной времени структуры – как (обратной) функцией скорости физико-химического старения.

В статье [6], опубликованной в настоящем томе, введены понятия локальной и глобальной скважности пространства, которая по смыслу близка к истинной пустотности бетонов, фигурирующей в данной работе. С ними тесно связано понятие скважности времени. При анализе этих определений было также показано, что если коэффициент нелинейности системы стремится к 0, то ее постоянная времени стремится к бесконечности. На практике, в нашем случае, это означает повышение долговечности материала. Это подтверждается и всем многовековым опытом технологии однородных материалов.

Понятно однако, что для неоднородного материала, каковым является бетон, отсутствие нелинейностей структуры в обычном смысле недостижимо по определению. Это означает, что в таких материалах снижение нелинейности структуры может быть достигнуто только улучшением показателя ее геометрического самоподобия (фрактальности). С технологической точки зрения очевидно, что наиболее удобным для мониторинга из всех возможных инвариантов структуры бетона является интеграл (9). Это выражение следует рассматривать как теоретическое обобщение закономерностей, впервые экспериментально найденных в [4] для бетонов на барханных песках, на различные типы бетонов и других неоднородных материалов. Таким образом, для повышения долговечности бетонов значение интеграла (9) должно быть минимизировано и в то же время максимально близко к постоянному значению на разных масштабных уровнях.

___________________________

*) Такие бетоны впервые применены в ограждении стартовых площадок на космодроме Байконур.

Список литературы

1.  , , Фрактальная геометрия как руководство для расчета прочностных и биоэнергетических характеристик строительных материалов, зданий и сооружений // Физический вакуум и природа.- 2000.- № 4.- С. 112 – 124.

2.  Седов подобия и размерности в механике.- М.: Наука, 1987.- 430 с.

3.  Дворкин проектирование составов бетона.- Львов: Льв. ГУ, 1981.- 160 с.

4.  Шлакощелочные вяжущие и мелкозернистые бетоны на их основе / под ред. .- Ташкент: "Узбекистан", 1980.- 484 с.

5.  Orel V. E., Romanov A. V., Dzyatkovskaya N. M., Mel'nik Yu. I. The device and algorythm for estimation of mechanoemission chaos in blood of patients with gastric cancer // Med. Engineering & Physics.- 2002.- 24.- P. 365-371.

6.  Орловский релятивистский инвертор времени // Настоящий вып.- С. 3 – 9.

ЗАМЕТКИ О РОЛИ СТРУКТУРЫ КОРРЕЛЯЦИОЛННОГО ПРОСТРАНСТВА В ИНСАЙТЕ (ИНТУИТИВНОМ ПОЗНАНИИ)

На основе предшествующих исследований сформулированы гипотетические положения о ступенчатом изменении способности мозга и организма в целом к инсайту в космическом полете. Предполагается, что существующая система уровней реактивности живых субстратов обеспечивает сохранение способности к инсайту независимо от дальности полета.

В данном сообщении широко используются понятия, введенные нами в главе 2 монографии [1], а также в статье [2], опубликованной в этом же томе сборника трудов МАБЭТ и статьи [3], опубликованной в одном из предыдущих выпусков сборника трудов МАБЭТ. Поэтому необходимо предварительно изложить в тезисной форме некоторые результаты упомянутой главы цитируемой монографии.