ЗАКОН КОНГРУЭНЦИИ свойств

Закон конгруэнции устанавливает: при оптимальных структурах между свойствами вяжущего вещества и конгломерата на его основе, или между свойствами различных конгломератов на основе общего вяжущего вещества, или между свойствами различных конгломератов на основе различных вяжущих веществ существует обязательное соответствие. Этот закон означает, что при улучшении или снижении качества вяжущего вещества соответствующие изменения происходят и с качеством конгломерата, изготовленного на его основе, что в количественном отношении оценивается с помощью расчетных формул (прочности, упругих деформаций и др.). Естественно, что такая закономерность справедлива только для материалов оптимальной структуры. При неоптимальных же структурах нередко получают конгломераты худшего качества даже при улучшении вяжущего вещества, например, при более высокой марке цемента в бетоне. Этот закон еще раз подчеркивает, что только оптимизация структуры обеспечивает теснейшую взаимосвязь мероприятий по улучшению вяжущего (матричного) вещества и повышению качества конгломерата на его основе. В этой взаимосвязи ключевым связующим элементом является заполняющий компонент, значимость которого отражена в показателях степени п и т общей формулы прочности. Конкретный характер мероприятий зависит от разновидности вяжущего вещества и заполнителя, но определенную пользу всегда приносят: повышение дисперсности частиц твердой фазы; применение добавочных веществ (добавок) направленного действия; обработка с помощью физических активаторов и т. п.

Устойчивую конгруэнцию свойств между ИСК и его вяжущей частью выражают формулами

где х - (сі/ф)/(с*/ф); Х2 = (С2/ф)/(с*/ф); Ла и Rb — прочности двух ИСК оптимальной структуры, изготовленных на основе одного и того же вяжущего вещества (рис. 3.11, а, б).

Аналогичное выражение существует для перехода от одного семейства кривых с общим вяжущим веществом в точке M(R, cj/ф) к другому семейству кривых с новым общим вяжущим веществом в точке с'₂/ф):

Соответствующие обозначения приведены на рис. 3.11, в.

Каждый гомоцентрический пучок (семейство кривых), исходящий из точек Mi, Mi,..., Мп, характеризуется различными исходными материалами, технологическими параметрами и т. п. Но точки Mi, М2, ..., Мп могут также относиться к одному вяжущему веществу, но с различием в заполнителях или главных технологических параметрах, принятых для изготовления ИСК. Следовательно, закон конгруэнции устанавливает принципиальную возможность взаимосвязи между прочностными свойствами различных конгломератов.

Рис. 3.11. Графики действия закона конгруэнции:

а — при одном вяжущем и одном заполнителе; б — при одном вяжущем и двух заполни гелях;

в — при двух вяжущих и двух заполнителях

В аналогичных соответствиях находятся конгломераты оптимальных структур и по другим показателям механических и некоторых физических свойств, чувствительных к изменениям структуры.

Побочным следствием из общей формулы прочности и закона конгруэнции является взаимосвязь между активностью вяжущего матричного вещества и его количеством в ИСК оптимальной структуры. Числовая зависимость выражается формулой, получаемой из двух уравнений пропорциональности: = kR* и R"" = кгМ¹¹², в

которых Rue* — заданная, или проектная, прочность ИСК оптимальной структуры, к — коэффициент (безразмерный), устанавливающий соответствие между значениями расчетной прочности вяжущего вещества и конгломерата; кг — коэффициент (размерный, МПа), устанавливающий соответствие расхода матричного вещества для получения заданной прочности ИСК при строгом фазовом отношении и обеспечении его оптимальной структуры; М = с + ф — количество матричного (вяжущего) вещества в долях единицы массы вяжущего компонента, определяемое с учетом (3.5); тип — показатели степени, определяемые из экспериментальных данных.

Перемножением обоих уравнений пропорциональности и последующим извлечением квалоатных кооней получено

где кг = л]к₁-к₂ с учетом (с/ф)" из общей формулы прочности.

Из формулы (3.13) следует целесообразность всемерного повышения расчетной активности (прочности) вяжущего вещества для снижения его расхода в строительном конгломерате оптимальной структуры.

Закон конгруэнции позволяет направленно совершенствовать производство, открывать новые материалы с заданными и, притом, экстремальными показателями свойств, прогнозировать по расчетной прочности вяжущего вещества показатели конгломерата, находить по заданной прочности ИСК расчетную активность вяжущего, т. е. его будущего матричного вещества при оптимальной структуре.