Описание принципов работы сервиса

  • Для чего нужен данный сервис и как он работает

    Главная цель данного веб-сервиса - это обеспечить пользователя максимальной информацией о технологии получения бетона с заданными свойствами на конкретных материалах, указанных пользователем. Как правило, такая информация даже в научной литературе представлена фрагментарно, зачастую противоречиво. Часто рекомендации подбора состава бетона не работают на практике по причине того, что эти рекомендации были получены просто для других материалов. На сегодняшний день наилучшим научно-обоснованным методом подбора состава бетона является расчетно-экспериментальный способ с комбинацией методов математического планирования экспериментов. Доказано, что этот метод работает на практике. Однако его применение ограничено трудоемкостью и повышенными требованиями к математической подготовке.

    Главная идея расчетно-экспериментального способа - рассчитать предварительный состав бетона, сделать экспериментальный замес, проверить его свойства, скорректировать исходную рецептуру и далее ее проверить: этот процесс может занимать много времени и его упешность зависит от опыта человека. Главная идея метода математического планирования - рассчитать список рецептур, на базе которых затем построить так называемые базовые зависимости. Базовая зависимость показывает как связаны между собой свойства бетона и какая-либо характеристика исходных материлов, условий твердения бетонной смеси и т.д. Например, широко известной является базовая зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения - Ц/В. В некотором диапазоне значений Ц/В эта зависимость близка к линейной.

    Данный сервис автоматизирует работу, связанную с математическими расчетами и трудоемким анализом исходной информации. Вычислительная система анализирует все доступные на сегодняшний день экспериментальные и расчетные зависимости свойств бетона от характеристик исходных материалов, выбирает из них подходящие для материалов, указанных пользователем и рассчитывает экспериментальный план подбора состава бетона с заданными свойствами, план оптимизации (уменьшения) расхода цемента, план корректировки рецептуры при замене исходных материалов, проводит сравнительный анализ расходов цемента при различной его активности, а также генерирует формулы для расчета рецептуры бетонов с другими свойствами. В основе сервиса лежит комбинация методов математичекого планирования и расчетно-экспериментального способа подбора состава бетона.

    Работать с данным сервисом очень легко - он не требует никаких специальных математических знаний, кроме базового школьного уровня. Трудоемкость подбора состава бетона при использовании данного сервиса в простейшем случае сводится к 3-м шагам:

         подготовка 2-х экспериментальных замесов - измерение их характеристик
         расчет по представленным формулам рецептуры, обеспечивающей заданные свойства
         проверка рецептуры
    Перейти к расчетам
  • Как делается анализ исходных материалов

    Анализируется гранулометрия заполнителей - рассчитываются полные остатки в процентах от всей навески на каждом сите. Полный остаток на сите диаметром D - это сумма всех остатков на ситах с диаметрами больше D. Полученная гранулометрия сравнивается с требуемой по ГОСТ 26633-91 "Бетоны тяжелые и мелкозернистые", а также проводится сравнительный анализ с кривой Фуллера, известной из научной литературы. В случае, если гранулометрия заполнителей совпадает с кривой Фуллера - расход цемента будет минимальный при сохранении важных других показателей (таких, как например, расслаиваемость). Если гранулометрия не совпадает, то на заполнение пустот и покрытие зерен пленкой цементного теста цемента потребуется больше. Программа рассчитывает насколько процентов расход цемента будет выше относительно "идеального" случая.

    Информация из данного раздела необходима для принятия решения о том, стоит ли использовать данные заполнители. Если они не соответствуют ГОСТ, то скорее всего стоит отказаться от их использования, либо проводить их испытания непосредственно в бетоне. Однако даже если заполнители удовлетворяют ГОСТ, они могут сильно отличаться от кривой Фуллера и перерасход цемента будет значительный. По экономическим соображениям может оказаться, что меньшей стоимостью будет обладать бетон на других заполнителях

  • Как выполняется расчетный состав бетона и строятся ориентировочные зависимости

    Расчетный состав бетона зависит от характеристик исходных материалов, однако этот состав неоходимо корректировать, так как ни одна расчетная методика не сможет гарантированно дать рецептуру, обеспечивающую заданные свойства. Важен не столько расчетный состав, сколько построение базовых зависимостей, которые программа строит автоматически. Расчетный состав и ориентировочные зависимости получены, во многом, исходя из методических рекомендаций к расчету состава бетона ГОСТ 27006-86. Для расчета цементно-водного отношения использована формула:

    Eq-1
    (1)

    В уравнении (1) R28 - это прочность бетона и активность цемента на 28-е сутки. Полученное Ц/В нуждается в корректировке. Расход воды берется из базовых таблиц методических рекомендаций и также нуждается в корректировке. Процедура корректировки описана в следующем разделе. Используя ориентировочное Ц/В и расход воды, а также уравнение баланса

    Eq-2
    (2)

    В уравнении (2) V - это абсолютный объем материала (Ц - цемент, В - вода, П - песок, Щ - щебень). При построении графических зависимостей программа фиксирует определенные величины постоянными, а другие меняет в соответствии с уравнением (2). На рисунке обозначены и те и другие величины.

    Перейти к расчетам
  • Какой алгоритм корректировки расчетной рецептуры

    Любая расчетная рецептура любого композитного материала (бетон - самый яркий пример композитного материала) не имеет смысла, если ее не корректировать реальными исходными материалами. В этом смысле, расчетные методики можно использовать любые, важен алгоритм корректировки. Алгоритмы корректировки также могут отличаться друг от друга в сторону большей или меньшей трудоемкости, требований к квалификации и т.д. Данный сервис представляет самый простой и быстрый из возможных алгоритмов подбора состава бетона. Он не требует наличия большого опыта подбора составов. В основе лежит предположение о почти линейных базовых зависимостей в диапазоне изменения параметров товарного бетона и расходов компонентов его составляющих. Отклонение от линейных зависимостей приводит к погрешности не более 5% в диапазоне изменения расходов цемента от 220 до 450 кг/м3 и воды - от 150 до 240 л/м3.

    Для получения линейной зависимости необходимо иметь два состава, основываясь на методах математического планирования программа рассчитывает рецептуру этих двух составов, а также определяет все необходимые формулы, которые необходимы для поиска скорректированной рецептуры. Пользователю необходимо приготовить два замеса и определить характеристики получаемых смеси и бетона, на основе которых можно рассчитать рецептуру, обеспечивающую необходимые свойства бетона. Пример как работать с формулами прилагается в разделе Показать пример

  • Как получаются составы для других свойств бетона

    Имея базовые зависимости, полученные из пункта корректировки расчетной рецептуры, можно, в принципе, определить рецептуры для любых свойств бетона и бетонной смеси. Эти рецептуры будут рабочими на тех материалах, на которых получены базовые зависимости. Однако важно не выйти за пределы их применимости. Данный сервис генерирует расчетные формулы, получаемые из базовых зависимостей, для наиболее распространенных нормируемых показателей бетона и бетонной смеси. В соответствующей таблице представлены все возможные классы бетона, который рационально производить на данных заполнителях. Отметим, что любую рецептуру необходимо проверить экспериментально. Перейти к расчетам

  • Как составляется план минимизации расхода цемента

    Данный раздел описывает уменьшение расхода цемента за счет наилучшего подбора соотношения между крупным и мелким заполнителями. При изменении этого соотношени изменяется две величины, связанные с расходом цемента: пустотность смеси и суммарная площадь поверхности всех зерен заполнителей. Цементное тесто расходуется как на заполнение пустот, так и на формирование тонкой пленки (толщиной примерно 15 микрометров) на поверхности каждого заполнителя, что обеспечивает подвижность бетонной смеси. Мелкий песок обладает большой удельной площадью поверхности и может так оказаться, что убрав некоторое количество песка, пустоть смеси хотя и увеличиться, но итоговая суммарная площадь поверхности всех зерен при этом уменьшится, что в итоге приведет к меньшему расходу цемента.

    Теоретически можно рассчитать оптимальное соотношение между крупным и мелким заполнителями, и программа это выполняет автоматически. Однако толщина пленки цементного теста остается неизвестной и ее необходимо определять по базовым зависимостям, для построения которых необходимо иметь три экспериментальных замеса. Процедура определения рецептуры с минимальным расходом цемента аналогична процедуре корректировки расчетной рецептуры, с тем отличием, что приготовить нужно три рецептуры и расчетные формулы более громоздкие, хотя и несложные. Программа генерирует все необходимые формулы для того и выдает рекомендации, чтобы рассчитать рецептуру с минимальным расходом цемента без потери прочности и осадки конуса.

    Показать пример

  • Как рассчитывается корректировка рецептуры при смене песка

    В общем случае при замене материалов необходимо выполнять новый подбора состава бетона, однако, в некоторых частных ситуациях, например, при смене песка, но сохранении качества остальных материалов, можно скорректировать рецептуру, которая работала на старых заполнителях. При смене только песка консистенция цементного теста остается неизменной, изменится только пустотность и суммарная площадь поверхности зерен. Следовательно, базовая зависимость осадки конуса от расходы воды получит только смещение в большую или меньшую сторону, чтобы это смещение найти необходимо приготовить один экспериментальный замес.

    Таким образом, для построения новой базовой зависимости нужно рассчитать рецептуру этого экспериментального замеса, что выполняет программа автоматически, и определить его осадку конуса. Далее пользователь по сгенерированным простым формулам, в которые входит осадка конуса экспериментального замеса, может рассчитать новую рецептуру.

    Перейти к расчетам
  • Как происходит сравнительный анализ расхода цемента с различной активностью

    Задача этого раздела - обеспечить пользователей информацией о потенциальных путях экономии. Например, для того, чтобы приготовить бетон с прочностью 23 МПа можно, например, использовать цемент с активностью 39 МПа или 49 МПа. Стоимость первого 4150 руб за тонну, стоимость второго - 4300 руб за тонну. При этом ориентировочный расход первого составляет 299 кг/м3, второго - 268 кг/м3. Разница в стоимости 10 000 м3 готовой бетонной смеси при прочих равных условиях составит почти 900 000 рублей. Предлагаемые варианты являются ориентирочными, однако, соотношение между ними остается примерным постоянным. Таким образом, даже после корректировки рецептуры экономия расчетная будет близка к экономии реальной.

Остались вопросы или что-то непонятно? Запишитесь на бесплатные вебинар или скайп-консультацию по тел. +7-964-568-16-48