6.1.4. Активный контроль прочности

Контроль прочности готовых изделий, безусловно, способству­ет повышению качества строительства в целом, но не менее важной задачей является обеспечение возможности контроля характерис­тик изделия в процессе его изготовления, т.н. АКТИВНЫЙ контроль. Существование разного рода дестабилизирующих факторов при из­готовлении изделия, например: неточность дозирования исход­ных компонентов смеси, изменение активности при его хранении, непостоянство водоцементного отношения бетон­ной смеси и др., приведут к отклонению от заданных значений проч­ностных характеристик готового изделия. Для снижения вероятнос­ти брака, время тепловой обработки изделия выбирают несколько завышенным, что приводит к дополнительным затратам энергии. Ис­пользование активного контроля предоставляет возможность регу­лировать ходом этого технологического процесса с целью достиже­ния заданных прочностных характеристик изделия при минималь­ных затратах энергии и времени.

На рис. 6.11. приведена структурная схема системы управления тепловой обработкой изделия в камере ускоренного твердения. В случае использования системы без активного контроля за состоя­нием изделия, задействован будет только ПРОГРАММНЫЙ РЕГУ­ЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ, в его состав входят: датчик фактической температуры в камере ускоренного твердения (КУТ), задатчик же­лаемого температурного режима в КУТ, элемент сравнения и испол­нительный механизм, производящий подачу горячего пара в КУТ. Температурный режим обработки состоит из трех стадий: медлен­ный подъем температуры (скорость подъема около 20 градусов в час), стабилизация температуры на уровне 90-95 градусов, снижение температуры.

В каждый текущий момент времени задатчик вырабатывает сигнал [t3], соответствующий в определенном масштабе заданному значению температуры в камере. Если фактическая температура будет меньше заданной, появится положительное значение сиг­нала S, который включит с помощью ИМ подачу пара в КУТ. При достижении заданного значения температуры, сигнал S=0 , пода­ча пара прекращается. Т.о., фактическая температура в камере будет повторять в соответствующем масштабе значение сигна­ла задатчика [t3]. Сигнал же задатчика изменяется во времени в соответствии с указанными выше стадиями термообработки.

Для реализации активного контроля вводятся дополнительные элементы: измеритель времени распространения УЗК (как правило, используются серийные приборы УЗ контроля с доработкой, позво­ляющей выводить значение измеренного времени распространения в виде электрического сигнала), элемент вычисляющий производ­ную по текущему времени сигнала измерителя Т_узк , элемент сравне­ния, и задатчик желаемой скорости нарастания времени распростра­нения УЗК. В процессе твердения изделия происходит уменьшение времени распространения УЗК, сигнал на выходе дифференциатора [ dT_узк/dt ] будет иметь отрицательное значение. Если в процессе обработки прочность изделия перестанет нарастать, то время рас­пространения УЗК стабилизируется, а сигнал его производной ста­нет равен нулю; в это время следует прекращать обработку изде­лия, т.к. прочнее оно уже не станет.

Завершение обработки производится нулевым значением сиг­нала r. Для правильной работы системы значение сигнала задат­чика ε устанавливается близким к нулю. Т.о. система произво­дит тепловую обработку изделия только в том случае, если оно набирает прочность.

В действительности, процесс изменения скорости УЗК в твер­деющем бетоне несколько отличается от идеализированного моно­тонного, рассмотренного выше. При ускоренном твердении, в бето­не протекают сложные физико-химические процессы, влияющие на скорость УЗК противоположным образом. Скорость УЗК дает ин­тегральную оценку этим процессам. При этом могут наблюдаются и резкие "скачки" и локальные "остановки" в увеличении скорости, и даже её снижение.

Поэтому система активного контроля должна отслеживать та­кие кульминации, т. к. они несут информацию о динамике процесса формирования структуры бетона, что позволяет прогнозировать не­обходимое врема обработки изделия и, корректировать тепловой режим. Наиболее рациональной выглядит реализация указанных фун­кций на основе компьютеризированной системы, в которой сменой управляющей программы можно производит проверку различных моделей твердения бетона и экспериментально подобрать подходя­щий алгоритм управления.

Необходимо обратить внимание на тот факт, что в рассматри­ваемой системе не производится оценка фактической прочности бе­тона, поэтому нет необходимости в использовании тарировочных за­висимостей для обрабатываемых бетонов. Система оценивает лишь наличие или отсутствие изменения прочности.