Обработка отформованных изделий

 

К весьма значительному технологическому переделу, влияюще­му на структурообразование ИСК, как и других материалов, отно­сится специальная обработка отформованных и уплотненных изде­лий с помощью одного, двух или большего количества внешних воздействий на материал в некотором последовательном или комбинированном порядке. Обработка может быть тепловой, тепловлажностной, химической, электрофизической, автоклавной, ва­куум-пропиточной, радиационной (нередко совмещаемой с ваку­ум-пропиточной) и др. Основная цель обработок — обеспечить развитие процессов микро- и макроструктурообразования с воз­можно более полным переводом систем из метастабильного и мута-бильного состояний в термодинамически устойчивое. И хотя соот­ветствующие процессы могут продолжаться и после произведенной обработки, в том числе в эксплуатационный период работы конст­рукции, однако их лавинная доля протекает на стадии обработки, реже — на стадии выдерживания изделий в обычных, «нормальных» условиях.

Эффективность обработки характеризуется постепенным или быстрым упрочнением структуры свежеизготовленных изделий с пе­реходом ее в твердое или твердообразное состояние. Отвердевает в основном вяжущая часть, поскольку другая — заполняющая -часть конгломерата состоит из смеси уже твердых компонентов. В вяжущей части формируется либо одна, новая фаза, либо их мо­жет быть несколько. Новая фаза в виде химических соединений, воз­никающих под влиянием хемосорбционных реакций на поверхности твердых частиц или в растворе (расплаве), вначале появляется как скопление микрозародышей; в последующий период проходит кине­тическое развитие центров реакции. Продукты химических реакций выделяются в самостоятельную фазу, концентрация которой со вре­менем нарастает.

 

Рис. 2.9. Зависимость концентрации С веществ В и А от времени

 

Истинная скорость v химической реакции (в отличие от средней скоро­сти) в данный момент времени явля­ется первой производной от концент­рации (С) по времени (τ), т. е. v = ±dС/dτ. Знак в первой производной зависит от характера концентрации, а именно: минус — для одного из ис­ходных компонентов, концентрация которого со временем снижается (dС/dτ <0); плюс — для одного из продуктов реакции, концентрация которого со временем растет (dС/dτ >0). На рис. 2.9 кривая С_в соответ­ствует первому случаю, а кривая C_а — второму.

При сложных реакциях с участием в них двух и более простых реакций каждая из последующих протекает самостоятельно и к каж­дой из них применимы уравнения кинетики простых реакций.

Скорость химических реакций быстро возрастает с повышением температуры согласно уравнению Аррениуса:

 

ln k = А/Т + В, (2.6)

 

где А и В — индивидуальные постоянные для данной реакции; Т — абсолютная температура по шкале Кельвина; А — константа скоро­сти реакции, по величине является обратной скорости реакции. Вели­чина А по физическому смыслу пропорциональна энергии активации: А = Е*/R, где Е* — энергия активации, под которой пони­мается избыточное количество энергии (по сравнению со средним ее значением), которым обладает молекула в момент эффективного столкновения с другой при образовании химического взаимодейст­вия; R — газовая постоянная).

Из уравнения следует, что константа скорости (k) реакции (а следовательно, и скорость реакции) изменяется с колебаниями тем­пературы сильнее в тех реакциях, которые имеют повышенную энергию активации. При незначительной энергии активации ско­рость реакции слабо изменяется с ростом или падением температу­ры. Чтобы повысить энергию реагирующих молекул, т. е. активиро­вать их, используют различные методы, назначаемые с учетом: природы веществ, кинетической энергии; повышения энергии вза­имного колебания атомов в молекуле; повышения энергии движе­ния электронов в атомах, например в результате разрывов валент­ных связей (в частности, при диссоциации молекул на атомы, поглощении электромагнитных колебаний и др.); активацией моле­кул с помощью электрического разряда; воздействия ультразвуко­вых колебаний и излучений, например световых потоков высоких энергий — рентгеновских, гамма-излучений и др.

Количественная зависимость скорости реакций от температуры выражается также приближенным правилом Вант—Гоффа, согласно которому при повышении температуры на 10°С скорость химических реакций увеличивается в 2—4 раза. Число, показывающее во сколько раз увеличивается скорость, называется температурным коэффициен­том скорости реакции. Это правило возможно выразить формулой

 

(2.7)

 

где v₁ и v₂ — скорости реакций при температурах соответственно t₁ и t_2; γ — температурный коэффициент скорости реакции.

Скорость химических реакций зависит не только от температуры, но и от концентрации реагирующих веществ. В простейших случаях, когда имеются гомогенные реакции и протекают они в сильно разбавленных растворах (или в среде идеального газа), функционирует закон действия масс: при постоянной температуре скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций (с) реа­гирующих веществ, возведенных в степени их стехиометрических ко­эффициентов. Так, например, 2H₂ + O₂ = 2H₂О, а . Этот известный в химии закон лежит в основе химической кинетики, но при сложных реакциях его действие становится менее надежным.

Не всегда с помощью регулирования концентраций реагирую­щих веществ и повышения температуры достигается желаемое уско­рение технологического процесса на производстве. Большого эф­фекта можно достигнуть действием на реакционную систему катализатором излучений и других факторов.

В качестве катализаторов используют различные вещества, но специфичность их воздействия заключается в том, что каждая реак­ция ускоряется каким-то определенным катализатором, который не способен ускорять другие реакции, т. е. катализатор реакций участ­вует таким образом, что выходит на завершающей стадии в своем начальном виде и количестве. Действие катализатора приводит к образованию дополнительного количества химических соединений в единицу времени с увеличением объема новой фазы, чаще всего кристаллической.

Кроме химических реакций, к образованию новой фазы приво­дит кристаллизация растворенного вещества из пересыщенного рас­твора. Пересыщение возникает по разным причинам: удаление час­ти жидкой дисперсионной среды, например при выпаривании или испарении воды, спирта, эфиров или других растворителей; изменение температуры насыщенного раствора (обычно при ее пониже­нии); изменение внешнего давления; химическое взаимодействие исходных компонентов в сложном растворе и др. Самое сильное влияние оказывает понижение температуры, поскольку раствори­мость многих веществ тогда падает, хотя некоторые вещества все же характеризуются и отрицательным коэффициентом растворимости, т. е. их растворимость снижается с повышением температуры рас­твора. В сложных растворах пересыщение часто связано с образова­нием новых химических соединений.

Пересыщенный раствор обладает сравнительно небольшой тер­модинамической устойчивостью. Его переход в относительно устой­чивое состояние могут вызывать посторонние факторы: внесение «затравки» в виде мелкого кристаллика, укрупненных молекул, ми­целл или при особом сочетании ионов растворенного вещества, взвешенных пылинок инородного тела, а также под влиянием меха­нического воздействия, особенно ударного. Без инициирующих факторов метастабильное состояние системы может сохраняться длительное время; большая энергия активации, большой тепловой эффект и другие факторы затрудняют переход системы в устойчивое насыщенное состояние. Тогда возможна высокая степень перенасы­щения раствора прежде чем из него самопроизвольно выделятся «зародыши» новой фазы.

По современным воззрениям, сначала появляются зародыши но­вой фазы в виде скопления малого числа атомов, образования ассо­циаций частиц при столкновениях в растворе отдельных ионов (мо­лекул) растворенного вещества. На последующей стадии рост зародышей приводит к появлению дискретных частиц субмикроско­пических размеров. Но частицы-зародыши продолжают пока нахо­диться в подвижном равновесии и видимой кристаллизации не про­исходит. Этот период характеризуется как скрытый, индукционный. Скорость образования субмикроскопических зародышей возрастает с повышением температуры, при перемешивании раствора, при ме­ханических внешних воздействиях (встряхивание, вибрация, ударе­ние, трение и т. п.), в присутствии твердых включений с большой поверхностью (зерна, нити, ленты и др.). В кристаллизующуюся сис­тему нередко вводят так называемые кренты — кристаллизацион­ные компоненты-добавки, выполняющие функции затравок микро­зародышей. Кренты способствуют интенсификации твердения (например, цементного теста) и улучшению качества микроконгло­мерата.

На определенном этапе частицы-зародыши достигают критиче­ского размера, при котором каждая обладает достаточной поверх­ностной энергией, чтобы вызвать дополнительное адсорбирование частиц растворенного вещества. Увлекаются и мельчайшие твердые частицы других веществ, находящихся в системе, в том числе частиц новообразований. Зародыши становятся, таким образом, 'центрами кристаллизации. Последние выделяются сначала в виде аморфных частичек, которые обычно с большой скоростью переходят в крис­таллическое состояние с укрупнением за счет наслоения вещества на гранях кристалликов. По мере увеличения размера кристаллов окружающая фаза становится пересыщенной и, следовательно, неу­стойчивой по отношению к крупным кристаллам, но ненасыщенной для мелких и мельчайших кристалликов.

Согласно принципу Гиббса—Кюри, каждый кристалл при своем росте принимает такую форму, при которой суммарное значение его поверхностной энергии имеет наименьшее значение, т. е. ∑σ∙S = σ₁∙S₁ + σ₂∙S₂ +... → min при v = const, где v — объем кристалла; S — поверхность различных граней кристалла; σ — их поверхност­ное натяжение. Чем ближе величины поверхностной энергии граней между собой, тем¹ ближе многогранник к сферической форме, а при весьма редко встречающихся случаях, когда поверхностная энергия граней одинакова, т. е. σ₁∙S₁ = σ₂∙S₂ =,..., σ_n∙S_n, кристалл прини­мает форму шара. При других зависимостях скорости роста от реа­льных условий кристаллизации возможно образование иных форм и структуры кристаллов — многогранных, пластинчатых, игольча­тых, дендритовых (древовидных) и т. д.

Не остается постоянной растворимость кристаллического веще­ства, возрастая с повышением его дисперсности. При контакте с на­сыщенным раствором крупные кристаллы еще более укрупняются за счет растворения мелких. В результате этого непрерывного про­цесса крупные кристаллы сравнительно быстро могут достичь раз­мера, при котором поверхностные силы этой части кристаллов (кри­сталлических агрегатов и сростков) практически перестают влиять на общее равновесие системы. Такое состояние крупных кристаллов (сростков) адекватно как бы выходу фазы из системы. Вследствие этого появляются условия для нового пересыщения раствора и воз­никновения зародышей новой фазы, образования новых, возрастаю­щих по размеру кристаллов до следующего выхода кристаллических сростков из этой метастабильной системы. Повторение такого рода периодических циклов приводит к полному переводу раствора в кристаллическое состояние. Скорость спонтанного перенасыщения до возникновения зародышей новой фазы и кристаллизации спадает при понижении температуры, а при достаточно большом переох­лаждении раствора скорость становится ничтожно малой. Тогда не­которые жидкости переходят в стеклообразное состояние с мало упорядоченным расположением частиц и избыточным запасом внутренней энергии.

Возникновение и рост кристаллов и кристаллических агрегатов могут происходить также из газообразного состояния вещества, ми­нуя жидкую фазу, например при резком понижении температуры или резком повышении давления. Такой своеобразный вид кристал­лизации за счет возгонки (сублимации) и последующего охлаждения и конденсации газа (десублимации) является характерным для некоторых ИСК, в которых присутствуют газы или пары, например нафталина, воды, хлористого магния, аммонийных солей и др. Но процесс десублимации нередко отсутствует, и тогда из строительно­го конгломерата (например, на основе дегтевого вяжущего вещест­ва) удаляется кристаллическая фаза путем необратимой возгонки с частичной потерей положительных свойств материала, например плотности, прочности.

На свойства кристаллов оказывают влияние не только форма, размер или природа кристаллизующегося вещества. Так, напри­мер, примесь поверхностно-активных веществ в растворе в очень небольших количествах может приостановить рост кристаллов даже при высоких степенях пересыщения раствора или, наоборот, способствовать их росту. Формированию крупных кристаллов спо­собствует медленный их рост и небольшие степени пересыщения. Перемешивание при кристаллизации благоприятствует диффузион­ному переносу вещества к граням кристаллов и их росту, но вмес­те с тем вызывает образование зародышей и, следовательно, на­копление мелких кристаллов. Разные режимы вибрации в технологии вносят свои существенные коррективы в процесс крис­таллизации.

В обжиговых конгломератах вяжущей частью служат расплавы как своеобразные разновидности химических растворов, обуслов­ленных определенными внешними факторами. Переход из жидкого в твердое состояние при охлаждении происходит также под влияни­ем кристаллизации компонентов. В более редких случаях происхо­дит постепенный переход из жидкого состояния в твердое, аморф­ное, стеклообразное, т. е. жидкость становится переохлажденной. Переохлаждение жидкости легче протекает при отсутствии в ней по­сторонних взвешенных твердых частиц, растворенных газов или пу­зырьков воздуха, а также при полном покое. Внесение твердой час­тицы того же вещества или тем более кристаллика приводит к незамедлительному процессу кристаллизации переохлажденного расплава с превращением его полностью в кристаллическое состоя­ние. При этом молекулы перестраиваются из хаотического беспо­рядка в упорядоченное, обуславливаемое кристаллической решет­кой.

Процесс кристаллизации из расплавов начинается и заканчива­ется при определенных температурах, что зависит от входящих в расплав компонентов. В расплаве может происходить самопроизво­льная кристаллизация сначала в отдельных точках, создавая анизо­тропную структуру, а затем заполняя постепенно весь объем. Для каждого вещества имеется оптимальная температура, при которой создается наибольшее количество центров кристаллизации. При бо­лее высокой температуре происходит дезориентация молекул, слу­чайно получающих организованное кристаллическое состояние, а при пониженных температурах возрастает вязкость, препятствуя перемещению молекул и их правильной ориентации в системе с фор­мированием кристаллов. Оптимальные температуры образования наибольшего количества центров кристаллизации при остывании расплава не совпадают, как правило, с наибольшей скоростью крис­таллизации, смещаясь относительно друг друга.

К большинству расплавов, которые в качестве связующего веще­ства участвуют в образовании ИСК, применим всеобщий закон эв­тектики. Сущность его состоит в стремлении расплава к такой смеси компонентов, при которой обеспечивается переход расплава при за­стывании в твердое состояние при самой низкой, эвтектической, температуре.

Расплавы начинают кристаллизоваться с того компонента, кото­рый имеется в расплаве в избытке, самопроизвольно сбрасывая из­быток этого компонента в виде кристаллической фазы и приближая остаток расплава к составу эвтектики, которая и достигается при понижении температуры. Фазовый состав образующихся кристал­лических веществ определяется диаграммами состояния. Когда ком­поненты расплава нерастворимы между собой, то температуры на­чала кристаллизации следуют по линиям, пересекающимся в точке. Она характеризуется эвтектической температурой и эвтектическим составом. В этой точке при строго определенном фазовом составе может существовать как жидкая, так и твердая эвтектика, т. е. от­вердевание расплава происходит при постоянной температуре. Для тех сплавов, в которых компоненты обладают некоторой взаимной растворимостью, характерно образование твердого состояния по линии солидуса с кристаллами как чистых компонентов, так и со­держащих небольшие количества растворенного в них другого твер­дого компонента. В системах могут появляться новые соединения, возникающие в результате химического взаимодействия исходных компонентов. Некоторые новые кристаллические соединения могут обладать температурой плавления более высокой, чем температуры плавления чистых компонентов. Для таких сложных систем на об­щих диаграммах состояний появляются две эвтектические точки, так как кроме двух обычных чистых компонентов появляется сред­няя промежуточная, соответствующая новому химическому соеди­нению с более высокой температурой его плавления. Подобные сое­динения между компонентами в различных системах образуются сравнительно часто, а при расплавлении они переходят в жидкий расплав того же состава (конгруэнтное плавление) или же кристал­лическое соединение при плавлении обратимо разлагается, образуя жидкость другого состава и новую твердую фазу (инконгруэнтное плавление).

Если в физико-химической системе имеется не два, как было от­мечено выше, а три компонента и более, то процесс кристаллизации расплава при постепенном снижении температуры еще более усложняется. В этой системе появляется эвтектика, состоящая из трех или большего числа компонентов. Могут возникать новые химические соединения с характерными для них температурами плавления, твердые растворы и т. п. Возникают многообразные системы, состав которых наиболее полно изучают с помощью дифференциаль­но-термического анализа и других физических методов.

Как отмечалось, расплав переходит в твердое состояние посте­пенно или быстро, что зависит от внешней температуры, выделяя кристаллы переменного состава, и только в эвтектике возникает мгновенно твердое состояние расплава, т. е. сплав. Возможно, одна­ко, что в исходном состоянии расплав уже имел кристаллы, не пере­шедшие при данной температуре нагрева системы в жидкое состоя­ние. Тогда общая масса остывает в присутствии этих кристаллов, переходящих в затвердевший материал в виде вкраплений, весьма характерных для так называемых порфировых структур горных по­род. Если расплав остывает быстро, то процессы кристаллизации полностью не успевают пройти, а в получаемом твердом веществе сохраняется в том или ином количестве стекловатая часть (стекло).

В расплавах, как и в обычных растворах, нередко присутствует газовая фаза, которая образуется или в ходе химических реакций как основной или промежуточный продукт, или под влиянием испа­рения отдельных ингредиентов, находясь в смеси в виде пара, или вследствие возгонки (сублимации), минуя переход в жидкое состоя­ние. В результате возникают твердые системы с включением в их поры газовой фазы.

При изменении параметров среды (давления и температуры) физико-химическая система может перейти из установившегося устойчивого равновесия, соответствующего правилу фаз Гиббса, в неустойчивое с возможным выделением новых твердых фаз, измене­нием фазового состава и структуры. В этом отношении менее устой­чивыми являются кристаллы, деформированные стесненными усло­виями их роста, а также кристаллические тела в измельченном состоянии в виде осколков кристаллов. Тогда вещество обладает большей химической активностью и меньшей химической стойко­стью, большей способностью к фазовым превращениям, большей растворимостью и др. Аморфное состояние всегда менее устойчиво по сравнению с кристаллическим. Многие вещества способны суще­ствовать в различных модификациях, т. е. имеют склонность к поли­морфизму при повышении или понижении температуры (обжиг, ох­лаждение).

Процессы кристаллизации при формировании структур ИСК яв­ляются наиболее типичными. В идеализированных условиях крис­таллы образуются из закономерно расположенных в них микрочас­тиц — атомов, ионов, молекул. Характер этой закономерности расположения микрочастиц обусловлен составом вещества, а связи между частицами кристалла могут быть разнообразными, в том числе комбинированными по разным частям тела.

Кристаллы с ионной связью (ионной решеткой) обладают срав­нительно высокими температурами плавления. Ионная связь харак­теризуется тем, что ионы связи обусловлены электростатическим притяжением противоположно заряженных ионов (катионов, анио­нов).

При ковалентной связи кристаллы обладают обычно высокой твердостью, весьма высокими температурами плавления. Направ­ленная ковалентная связь выражается & том, что тесно сближенные атомы передают один или большее число электронов на образова­ние устойчивых наружных электронных оболочек, с помощью кото­рых и осуществляется между ними связь. Ковалентная связь может быть неполярной, когда взаимодействующие атомы принадлежат сравнительно одинаковым элементам, и полярной, когда электрон­ная оболочка (электронная пара), связывающая атомы, принадле­жит им не в одинаковой степени, а как бы смещена к одному из них, находясь большее время около него. Полярная связь относится к промежуточной между ионной (в ней тоже как бы образуется элект­ронная пара) и неполярной связями.

Кристаллы с молекулярными кристаллическими решетками об­ладают сравнительно низкими температурами плавления, малой твердостью, значительной летучестью, особенно органические сое­динения (например, нафталин и др.).

Кроме кристаллов с типичными формами связи, включая метал­лические, существуют переходные и смешанные формы связи. В со­став ионных кристаллов могут входить, например, некоторые нейтральные молекулы, располагающиеся между ионами или слоями ионов (например, молекулы воды). Имеются и другие отклонения в структуре и химическом составе кристаллов с появлением дефектов, посторонних атомов и ионов в виде примесей внедрения и примесей замещения. В реальных условиях неизбежно появляются причины к изменениям внешней формы и внутреннего строения кристаллов, что оказывает сильное влияние на их свойства, особенно на механи­ческую прочность. Еще большее влияние на свойства оказывает ха­рактер установившегося контакта и связей между отдельными крис­таллами, особенно, когда они состоят не из одного, а из двух, трех и большего числа их видов, например, в твердых сплавах или в про­дуктах кристаллизации из сложных растворов. Значительное влия­ние на прочность, деформативность и другие свойства оказывает контактирование кристаллов или их обломков через тонкие про­слойки инородного вещества, нередко находящегося в стеклообраз­ном состоянии.

Стеклообразные вещества характеризуются, во-первых, изот­ропностью (большинство кристаллов отличаются анизотропно стью, т. е. векториальностью свойств) и, во-вторых, способностью при нагревании переходить постепенно в жидкое состояние. Извест­но, что кристаллическое вещество полностью переходит в жидкое состояние при одной, характерной для него постоянной температу­ре. Возможен самопроизвольный переход вещества из стеклообраз­ного в кристаллическое состояние, сопровождаемый выделением в небольших количествах теплоты, преодолением энергетического ба­рьера, связанного с образованием вокруг частиц двойных адсорбци­онных и ионных оболочек, прослоек среды повышенной вязкости. В технологии этот барьер нередко преодолевается наложением до­полнительных механических воздействий на твердеющую систему.

В различных видах вяжущего вещества устанавливаются после отвердевания системы определенные соотношения объемов крис­таллической и аморфной (стеклообразной) фаз, которые под дейст­вием эксплуатационных факторов могут претерпевать отклонения как за счет дополнительного выделения новообразований, так и за счет упорядочения в расположении частиц (атомов, ионов, молекул) стекловатой фазы с постепенным переходом ее в кристаллическое, в той или иной мере деформированное, состояние.

К процессам структурообразования и сопутствующим им явле­ниям относятся также контракция и усадка, экзотермический и эн­дотермический эффекты, релаксации и ретардации.

Контракция состоит в самопроизвольном сжатии системы с уменьшением ее первоначального объема в основном в связи с обра­зованием новых химических соединений (химическая усадка) с пере­ходом некоторой доли объемной (свободной) жидкой среды в хими­чески связанное состояние. Поскольку продукт реакции является, как правило, новой фазой микро- и макроструктуры, то возникаю­щая пористость (контракционная) оказывает существенное влияние на качество этой материальной системы. При высокой реагирую­щей способности компонентов формирующегося сложного материа­ла контракция может составлять до 30% и более общего объеме микродисперсных пор (мельче 0,1 мкм). С усложнением состава вя­жущего вещества и повышением тонкости его помола растет сум­марный объем контракционных пор.

Усадка — уменьшение в объеме, которое происходит под влия­нием сжимающих капиллярных сил, перехода твердых компонентов в жидкое состояние с последующим заполнением пор и пустот жид­кой средой, испарения части жидкой среды или ее синерезиса (выпо-тевания), снижения температуры (охлаждения), в том числе вследст­вие эндотермического эффекта. Общая усадка состоит из физиче­ской и химической усадок.

В отдельных материальных системах вместо усадки наблюдается разуплотнение с увеличением объема конгломерата или вяжущей части. Это явление происходит вследствие: набухания, полиморфно го превращения, химического или физико-химического присоедине­ния большого количества жидкой среды с увеличением в объеме аморфных или кристаллических новообразований, расширения объ­ема при повышении температуры, в частности за счет экзотермиче­ских эффектов.

В результате усадки и набухания, тем более повторяющихся в технологический период изготовления конгломерата или в эксплу­атационный период, нередко возникают самопроизвольные напря­жения в материале и, как следствие, микротрещинообразование с возможным ухудшением физико-механических свойств строитель­ных изделий. Различными приемами — регулированием режима отвердевания, введением дополнительных компонентов в смесь и др. — удается уменьшить или полностью исключить влияние уса­дочных напряжений или деформаций, связанных с разуплотнением структуры.

Тепловые эффекты обусловлены химическими реакциями и фи­зическими модификациями. Эндотермические эффекты возникают при разрушениях кристаллической решетки или испарении жидко­сти, полиморфных превращениях (инверсии) вещества. Экзотерми­ческие эффекты и реакции обусловливаются образованием новых фаз, сопровождаются поглощением газовой среды, переходом неу­стойчивого аморфного состояния в кристаллическое.

Релаксация и ретардация — соответственно процессы самопро­извольного снижения напряжения при фиксированной деформации и изменения деформации при фиксированном внутреннем напряже­нии. То и другое происходит под влиянием перемещений атомов, ионов, молекул, отдельных звеньев молекулярных цепей. В структурообразовании ИСК эти спонтанные процессы имеют как положи­тельное (снятие избыточных напряжений с предотвращением трещинообразования), так и отрицательное значение (ослабление прочности некоторых соединений в конструкциях, разупрочнение конструкции вследствие спада ранее приложенных напряжений в армирующих элементах, например в предварительно напряженных железобетонных конструкциях). Во всех случаях эти процессы и ха­рактеризующие их параметры (время релаксации, коэффициент ре­лаксации и др.) учитывают в расчетах ползучести и прочности эле­ментов строительных конструкций.

Таким образом, комплекс сложных процессов и явлений, возни­кающих и развивающихся в период технологических переделов до определенного уровня, а затем постепенно угасающих (в обжиговых ИСК быстрее, чем в безобжиговых), позволяет получать изделие из подготовленных и отдозированных компонентов. Подавляющее ко­личество процессов и явлений из этого комплекса характерно для вяжущей части конгломерата, поскольку именно ее компоненты к моменту объединения, находясь в твердом, жидком или газообразном состоянии, наиболее активны. Структурообразование искусст­венного конгломерата условно возможно расчленить на множество более простых процессов и явлений, подобно тому как сложные хи­мические реакции представляют собой определенное — параллель­ное или последовательное — сочетание простых реакций. Преобла­дающую роль в структурообразовании играют процессы, обеспечи­вающие формирование и отвердевание вяжущей части, т. е. микро­структуры конгломерата. На стадии макроструктурообразования особая роль принадлежит процессам взаимодействия по границам раздела структурных элементов с отвердеванием всей системы ИСК и с оформлением готового изделия. Структура такого изделия отны­не становится единой, монолитной (см. 2.2.5). В расчетных схемах ее нередко, но условно представляют как состоящую из микро- и мак-роструктурных частей.

Чтобы технологические переделы были эффективными, а качест­во продукции — более высоким, обосновывают их оптимальные ре­жимы и параметры на всех основных стадиях производства. Обычно их устанавливают опытным путем, хотя этот метод становится не достаточным при возрастании габаритов выпускаемой продукции. Поэтому вводят определенные расчетные модели, в которых имити­руют состояние и поведение реальных конгломератных смесей (масс). Основной реологической характеристикой в этих расчетах и исследованиях служит вязкость предельно разрушенной или полно­стью ненарушенной структуры (ньютоновские вязкости), а также частично разрушенных структур (структурная, или бингамовская вязкость). Вторая реологическая характеристика — предельное на­пряжение сдвига — позволяет описывать уравнением напряженное состояние смеси (массы) при оптимизации технологических режи­мов и параметров.

Спонтанно протекающим в технологическом процессе переде­лом является отвердевание конгломератной системы, в первую оче­редь ее вяжущей части. Но отвердевание, являясь комплексом слож­ных процессов, остается мало доступным для визуальных наблюдений. Поэтому ниже предложена гипотетическая общая тео­рия отвердевания ИСК.