Анотація до роботи:

Ляшенко Т.В. Поля властивостей будівельних матеріалів (концепція, аналіз, оптимізація). – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – Будівельні матеріали і вироби. – Одеська державна академія будівництва і архітектури, Одеса, 2003.

Розроблені наукові основи для забезпечення якості багатокомпонентних будівельних матеріалів за рахунок аналізу полів їхніх властивостей – сукупностей значень критеріїв якості в координатах складу, параметрів технології і експлуатації. Запропонована концепція полів властивостей як елементів комп'ютерного матеріалознавства. Розроблені засоби, які дозволяють за допомогою обчислювальних експериментів найбільш повно і з урахуванням ризику оцінювати за експериментально-статистичними моделями закономірності поведінки матеріалів і призначати раціональні рецептурно-технологічні параметри, які гарантують необхідні рівні властивостей. При цьому враховується трансформація взаємозв'язків властивостей матеріалів при змінах у складі, режимах виготовлення і експлуатації.

Визначені закономірності впливу складу на технологічні, структурні і функціональні властивості ряду матеріалів. Знайдені оптимальні композиції з гарантованими рівнями критеріїв якості – для монолітних каркасних будівель, промислових підлог, елементів захисту атомних реакторів, плит гідротехнічних споруд, декоративних покрить, демпфіруючих прокладок під устаткування. Підтверджена у промислових умовах ефективність аналізу й оптимізації складів сухих сумішей, у тому числі, з полімерною фіброю, і шлако-лужного в'яжучого для жаростійкого бетону.

1. Запропонована концепція полів властивостей будівельних матеріалів і розроблені спеціальні засоби її реалізації, які дозволяють за допомогою обчислювальних експериментів більш повно витягувати із натурних експериментальних даних інформацію про закономірності поведінки багатокомпонентних матеріалів і призначати раціональні параметри складу і технології, що забезпечують необхідні рівні властивостей.

2. Запропоновані методи обліку ризику при визначенні закономірностей матеріалознавства і при забезпеченні гарантованої якості на основі перетворення в будь-якій точці поля модельно-детермінованого рівня властивості у випадковий, враховуючий пов'язану з експериментом помилку моделі.

3. На основі аналізу полів властивостей, побудованих за експериментальними даними, визначені закономірності впливу складу на технологічні, структурні і функціональні властивості і знайдені оптимальні композиції з гарантованими рівнями критеріїв якості, для спеціальних об'єктів – монолітних каркасних будівель, промислових підлог, елементів захисту атомних реакторів, плит гідротехнічних споруджень і аеродромів, захисно-декоративних покрить і штукатурок, демпфіруючих прокладок у фундаментах устаткування, жаростійких футеровок.

4. Новий підхід до аналізу взаємозв'язків властивостей матеріалів, що дає можливість кількісно оцінити і врахувати при забезпеченні якості трансформацію цих зв'язків під впливом змін у складі, режимах технології і умовах експлуатації, дозволив в обчислювальних експериментах на полях властивостей виявити ряд закономірностей, що не могли бути виявлені при безпосередньому аналізі експериментальних даних.

Установлено, що високий рівень негативної кореляції внутрішніх напружень і показників стійкості захисно-декоративних полімерних покрить обумовлений вмістом розчинника і каучука, поза залежністю від кількості мінеральних компонентів. Позитивна кореляція зносостійкості полімерного композита зі швидкістю ультразвуку (на якій може бути побудований неруйнівний контроль) виявлена тільки при значній частці у наповнювачі карбіду кремнію. Показано, що взаємозв'язок коефіцієнта інтенсивності напруг K_іc дрібнозернистого бетону, який містить керамзит і цеоліт, з іншими механічними характеристиками залежить від ступеня заповнення водою відкритих пор; граничне водонасичення збільшує кореляцію K_1c з границею міцності при згині (заповнення водою зерен керамзиту і цеоліту збільшує їхню здатність демпфірувати тріщини). Установлено, що суттєва для забезпечення одночасно міцності і термостабільності лужних бетонів позитивна кореляція границь міцності жаростійкого в'яжучого достатньо висока, якщо каолінова добавка термоактивована при 550-700⁰С і лужний компонент має модуль не менше 2.

5. Розвиток ізопараметричного аналізу за рахунок переходу до довірливих коридорів рівнів властивостей дозволило достовірно встановлювати закономірності зміни комплексу властивостей за умови сталості одного із них. Доведено, що факт істотного зниження в'язкості (при незмінній швидкості зсуву, масовій кількості наповнювача і його питомої поверхні) тільки за рахунок оптимізації розподілу частин багатофракційного наповнювача (за розміром, за формою, за речовинним складом) інваріантний до виду дисперсійного середовища і дисперсної фази.

6. В обчислювальних експериментах на повних і локальних полях, з використанням узагальнюючих показників і вторинних моделей, виявлені закономірності впливу складу на ряд спеціальних показників структуроутворення і функціональних властивостей будівельних матеріалів.

6.1. Установлено, що до змін складу полімеровмістких композицій дуже чуттєвий темп руйнування структури при плині. При наближенні до стану граничного руйнування зростає вплив модифікаторів. При цьому зменшення в'язкості на два порядки вимагає в десять разів більшої витрати енергії, ніж при малих швидкостях зсуву. Кореляція темпу руйнування і показника тиксотропії системи «полімеромінеральна суміш – вода» позитивна, якщо структура регулюється полівінілацетатною добавкою і фіброю, але може бути відсутньою або бути негативною, якщо змінюються кількість і якість метілцелюлози.

6.2. Показано, що у проміжку між мінімумами миттєвої і середньої швидкостей росту пластичної міцності системи «полімеромінеральна суміш – вода» локалізується перехід структури із коагуляційного в коагуляційно-кристалізаційний стан. Уведення полімерної фібри зменшує блокуючий вплив полівінілацетатної добавки і у 1.5 рази збільшує середню швидкість росту пластичної міцності.

6.3. За даними ядерно-магнітного резонансу встановлено, що цементним композиціям зі зниженим початковим вологовмістом відповідає найбільша відносна швидкість переходу вологи із товстих плівок у гельову і капілярну складові структури твердіючої системи. Показана можливість прогнозу усадки за змінами параметрів вологовмісту в першу добу твердіння.

6.4. Показано, що у призначеного для демпфірування коливань эпоксидного композиту, модифікованого поліетиленовим воском, латексом і фурфуролом, можна змінити співвідношення пружних і непружних властивостей у широкому діапазоні (від 0.04 до 0.84 - по відношенню статичного і динамічного модулів b_Е). Установлено, що непружне поводження матеріалу стає переважаючим при b_Е нижче 0.4; при переході від конструкційних до в’язко-пружних матеріалів, не тільки змінюється середній рівень механічних властивостей, але і, як правило, слабшає кореляція між ними.

7. Запропоновано «жорсткий» імовірний критерій стійкості будівельних матеріалів (зокрема, до дії води), який враховує як зниження середнього рівня властивості, так і зростаючий розкид значень, і визначається відношенням «песимістичної оцінки (з ризиком a_P)» рівня властивості матеріалу після експозиції до «оптимістичної оцінки (з ризиком a_O)» властивості матеріалу без впливу середовища. Цей критерій більш чутливим до зміни складу, ніж традиційний – жорсткий критерій водостійкості карбамідного композиту втричі більше змінюється під впливом складу багатофракційного наповнювача.

8. Елементи концепції полів властивостей і її методичного забезпечення ввійшли у практику будівельного матеріалознавства – у ряді наукових організацій отримано істотний техніко-економічний ефект (у тому числі при розробці композиційних матеріалів спеціального призначення). Вони включені до методичних рекомендацій з розробки нових шлако-лужних матеріалів, відображені у підручнику і навчальному посібнику. Пройшли дослідно-промислову перевірку результати аналізу і оптимізації складів сухих будівельних сумішей, у тому числі, з полімерною фіброю, і складів модифікованого шлако-лужного в'яжучого для жаростійкого бетону, що використовується у футеровці вагонеток тунельних печей.

Основні положення дисертації опубліковані у роботах:

1. ЭВМ и оптимизация композиционных материалов / В.А. Вознесенский, Т.В. Ляшенко, Я.П. Иванов, И.И. Николов (авторский раздел – гл. 2, в соавторстве – гл. 4 и п. 5.7). – К.: Будивэльнык, 1989. – 240 с.

2. Вознесенский В.А., Ляшенко Т.В., Огарков Б.Л. Численные методы решения строительно-технологических задач на ЭВМ (учебник, авторские разделы – II.1-4, III.13-14, IV.5). – К.: Выща школа, 1989. – 328 с.

3. Анализ влияния гранулометрии песка и добавок на качество мелкозернистого бетона / В.А.Вознесенский, Дао Дат, Т.В. Ляшенко, Н.В. Циганенко // Обычные и специальные бетоны на минеральных вяжущих: Межвузовский сб. – Казань: КХТИ. – 1985. – С. 39-42.

4. Анализ эффективной вязкости наполненной полимерной системы на основе моделей “смесь I, смесь II, технология – свойства” / В.А. Вознесенский, Я.П. Иванов, Т.В. Ляшенко, В.И. Соломатов // Физико-химическая механика дисперсных структур: Сб. тр. – К.: Наук. думка. – 1986. – С. 122-128.

5. Вознесенский В.А., Ляшенко Т.В. Особенности планирования эксперимента и решения инженерных задач в системах “смесь I, смесь II, технология –свойства” // Заводская лаборатория. – 1986. – Т. 52, № 12. – С. 52-53.

6. Вознесенский В.А., Ляшенко Т.В., Иванов Я.П. Экспериментально-статистические модели и вычислительный эксперимент в реологических задачах с рецептурными факторами // Технологическая механика бетона: Сб. науч. тр. – Рига: РПИ. – 1986. – С. 63-71.

7. Абдыкалыков А., Вознесенский В.А., Ляшенко Т.В. Моделирование влияния рецептуры на оценки вероятности разрушения полимерного композита // Изв. АН Киргиз. ССР. Сер. Физ.-техн. и мат. наук. – 1989. – №4. – С. 21-24.

8. Изопараметрический анализ кинетики изменения вероятностных показателей водопоглощения мелкозернистого бетона с полифункциональной добавкой / Вознесенский В.А., Коваль С. В., Ляшенко Т.В. и др. // Работоспособность строительных материалов при воздействии различных эксплуатационных факторов: Межвуз. сб. науч. тр. – Казань: КИСИ. – 1990. – С.54-60.

9. Иванов Я.П., Вознесенский В.А., Ляшенко Т.В. Синтез экспериментально-статистического и имитационного моделирования при решении задач устойчивости реологических показателей полимерных композитов // Физико-химическа механика. – София: Изд-во БАН. – 1990. – Кн. 18. – С. 9-15.

10. Модели “Смесь, технология – свойство“ в исследованиях бетонополимеров и полимербетонов гидромелиоративного назначения / Вознесенский В.А., Ляшенко Т.В., Резник В.Б. и др. // Научные исследования по гидротехнике и мелиорации: Сб. науч. тр. – К.: УкрНИИГиМ. – 1990. – С.197-204.

11. Кормош Ж., Вознесенский В.А., Ляшенко Т.В. Планирование эксперимента и принятие решений при исследовании композитов с многофракционными заполнителями и наполнителями // Экспериментально-статистическое моделирование и оптимизация композиционных материалов: Сб. науч. тр. – К: УМК ВО Минвуза УССР. – 1990. – С. 24-32.

12. Оптимизация состава полимербетона для демпфирования динамических нагрузок агропромышленного оборудования /Барахим В.А., Вознесенский В.А., Ляшенко Т.В. и др. // Повышение долговечности конструкций сельскохозяйственных зданий и сооружений: Междунар. сб. науч. тр. – Новосибирск: Новосиб. гос. аграр. ун-т. – 1994. – С.16-20.

13. Ляшенко Т.В. Обобщающие показатели полей свойств для разработки эффективных композитов // Строительные материалы, конструкции и инженерные системы: Сб. тр. – Одесса: ОГАСА. – 1996. – С. 172-186.

14. Моделирование влияния режима тепловой обработки бетона на параметры термокинетических кривых цементов / В.А. Вознесенский, Т.В. Ляшенко, А.Г. Синякин, А.В. Ушеров-Маршак // Сборник трудов по технической химии. – К.: Укр. хим. общ-во. – 1997. – С. 285-288.

15. Вознесенский В.А., Кровяков С.А., Ляшенко Т.В. Поля свойств бетона, отражающие влияние степени заполнения водой его открытого порового пространства // Строительные конструкции, строительные материалы, инженерные системы, экологические проблемы: Сб. науч. тр. ОГАСА. – Одесса: Город Мастеров. – 1998. – С.94-97.

16. Вычислительные эксперименты при анализе влияния легирующих ингредиентов покрытия электрода на критерии появления горячих трещин при сварке / В.А. Вознесенский, Т.В. Ляшенко, Щ. Щерев, Ц. Абаджиева // Металевi конструкцii. – 1998. – T. 1, № 1 . – С. 55-60.

17. Вознесенский В.А., Ляшенко Т.В., Пищева Т.И. Анализ реологических показателей известково-цементных композиций с добавкой редиспергируемых порошков полимеров винилового эфира // Вісник Дон. ДАБА. Композиційні матеріали для будівництва. – Макіївка: Дон. ДАБА. – 1999. – Вип. 99-2 (16). – С. 69-73.

18. Вознесенский В.А., Кровяков С.А., Ляшенко Т.В. Элементы компьютерного материаловедения при исследовании бетонов // Будівельні конструкції: Міжвід. наук.-техн. зб. – К.: НДІБК. – 1999. – Вип. 50: Науково-практичні проблеми сучасного залізобетону. – С. 310-318.

19. Методы компьютерного материаловедения при анализе влияния состава композиции на ее реологические параметры /В.А. Вознесенский, Т.В. Ляшенко, Т.И. Пищева, Я. Иванов //Обработка дисперсных материалов и сред: Сб. науч. тр. – Одесса: Институт биоколлоидной химии НАНУ. – 1999. – Вып. 9. – С.228-237.

20. Ляшенко Т.В. Структурированные экспериментально-статистические модели в компьютерном материаловедении // Модели и системы: Сб. научн. тр. – Харьков: Харьк. военный ун-т. – 1999. – Вып. 1. – С. 53-57.

21. Ляшенко Т.В. Компьютерные эксперименты для анализа влияния состава композита на корреляцию свойств // Науковий вісник будівництва. – Харьков: ХДТУБА. – 1999. – Вип. 7. – С. 83-91.

22. Использование COMPEX-99 при моделировании параметров кривых пластической прочности цементно-полимерных композиций с фиброй КУРАЛОН / В.А. Вознесенский, П.М. Довгань, Т.В. Ляшенко, О.А. Попов, Н.В. Хлыцов //Науковий вiсник будiвництва. – Харьков: ХДТУБА. – 1999. – Вип. 8. – С. 21-28.

23. Вознесенский В.А., Кровяков С.А., Ляшенко Т.В. Вычислительные эксперименты при оценке взаимосвязи показателей прочности, упругости и трещиностойкости водонасыщенного бетона//Гидротехнические сооружения. Морские и речные порты: Сб. науч. тр. – Одесса: ОГАСА. – 1999. – Вып. 2. – С. 11-16.

24. Ляшенко Т.В., Вознесенский В.А. Методы компьютерного материаловедения при анализе взаимосвязи реологических показателей композиций//Вісник Дон. ДАБА. Композиційні матеріали для будівництва: Зб. наук. пр. – Макіївка: Дон. ДАБА. – 2001. – Вип. 2001-1(26). – С. 67-74.

25. Использование метода Монте-Карло при анализе взаимосвязи между полями реологических показателей композиций для отделочных работ / Т.В. Ляшенко, В.А. Вознесенский, Т.И. Пищева, Я. Иванов//Вісник Одес. Даба. – Одеса: Мiсто майстрiв. – 2001. – Вип. 3. – С. 57-64.

26. Ляшенко Т.В. Области допустимых технологических решений в полном и локальных полях свойств композитов // Вісник Одес. ДАБА. – Одеса: Мiсто майстрiв. – 2001.– Вип. 5. – с. 75-80.

27. Моделирование и анализ реологических показателей системы «известь – вода целлюлозные волокна» / Т.В. Ляшенко, В.А. Вознесенский, Н.Р. Антонюк, Е.К. Карапузов // Вісник Дон. ДАБА. Композиційні матеріали для будівництва. – Макіївка: Дон. ДАБА. – 2002. – Вип. 2002-1(26). – С. 67-74.

28. Вознесенский В.А., Ляшенко Т.В. Методы компьютерного материаловедения и технология бетона // Будівельні конструкції: Міжвід. наук.-техн. зб. – К.: НДІБК. – 2002. – Вип. 56: Сучаснi проблеми бетону та його технологiй. – С. 217-226.

29. Voznesensky V.A., Lyashenko T.V. Experimental-statistical modelling in compu-tational materials science: Мат-лы 37 междун. сем. – Одесса: Астропринт,1998. – 32 с.

30. Инвариантность основных закономерностей влияния гранулометрии наполнителей на эффективную вязкость полимерных связующих / Вознесенский В.А., Иванов Я.П., Ляшенко Т.В., Абдыкалыков А., Вейсова Г.М. / Механика и технология композиционните материали: IV нац. конф. – София: БАН. – 1985. – С. 49-52.

31. Lyashenko T. Brittle matrix composites optimization on the structured experimental-statistical models basis / Brittle matrix composites 3: Proc. 3^rd Int. Symp. – London, New-York: Elsevier Applied Science. – 1991. – P. 448-457.

32. New problems of modelling and analysis of filled cement pastes’ structural and mechanical properties / Voznesensky V., Koval S., Lyashenko T., Savchenko S., Feofanov V. // Mechanics and Technology of Composite Materials: Proc. 6^th Int. Conf. – София: БАН, 1991. – С. 163-166.

33. Voznesensky V.A., Lyashenko T.V. Non-traditional experimental-statistical modelling and analysis of results for composites on alkaline binders //Alkaline Cements and Concretes : Proc. 1-st Int.Conf. – Vol. 1. – Kiev: Vipol. – 1994. – P. 387-398.

34. Voznesensky V.A., Lyashenko T.V. Modelling, analysis and optimization of brittle matrix composites properties fields// Brittle Matrix Composites 4 : Proc. IV Int. Symp. - Cambridge, Warsaw : Woodhead Publ. Ltd. – 1994. - P. 255-263.

35. Voznesensky V.A., Lyashenko T.V. Experimental-statistical modeling in computational materials science // Proc. 3rd Int. Applied Statistics in Industry Conf. – Vol. 1. – Wichita, KS (USA): ACG Press. – 1995. - P. 287-298.

36. Voznesensky V., Lyashenko T., Karapuzov E. Experimental-statistical modeling of polymer composites for concretes // Polymers in Concretes: Proc. VIII Int. Congress. - Ostende (Belgium). – 1995. - P. 337-342.

37. The application of experimental-statistical models to multi-criterion design of claydite concrete / V. Voznesensky, S. Koval, T. Lyashenko, V. Kushneruk //Structural Lightweight Aggregate Concrete: Proc. Int. Symp. - Sandefjord (Norway). – 1995. - P. 650-661.

38. Experimental-statistical modeling and analysis of the chain “composition - NMR-signal - properties” of cement composite / Lyashenko T., Voznesensky V., Boiko S., Shtakelberg D. // Proc. 10th Int. Congress on Chemistry of Cement. - V. 3. – Gothenburg (Sweeden). – 1997. - lect. V004, 8 p.

39. Lyashenko T.V., Voznesensky V.A. Modeling and analysis of varying correlation between properties of brittle matrix composites. Brittle Matrix Composites 5: Proc. V Int. Symp. - Warsaw: Woodhead Publ. Ltd. - 1997. - P. 417-426.

40. Multi-criterion analysis of the influence of composition on the quality of modified epoxy resin polymer concrete / Lyashenko T.V., Voznesensky V.A., Novak V.I., Kondratyuk V.A., Karaev V.T // Proc. 3rd Southern African Conf. On Polymers in Concrete, Iohannesburg, 1997. - P. 157-166.

41. Lyashenko T., Voznesensky V., Qawasmeh K. Experimental-Statistical Modeling and Analysis of Properties of Mortars with Additives // Proc. 13 Ibausil. – Weimar. – 1997. – V.2. – P. 607-618.

42. Transformation of viscosity function in mixture space of polymer containing composition / V. Voznesensky, T. Lyashenko, O. Lapina, E. Karapuzov // Mechanics and Technology of Composite Materials: Abstracts 8^th Int. Conf. – Sofia. – 1997. – P. 76-77.

43. Experimental-statistical modelling the effect of multi-fractional filler on rheological indices of compositions / T. Lyashenko, I. Barabash, E. Shinkevich, S. Shcherbina,V. Voznesensky // Proc. 5^th European Rheology Conf. – Darmstad: Springer. – 1998. – P. 104-105.

44. Lyashenko T., Voznesensky V. Modeling the influence of composition on probabilistic indices of building polymer composites quality. Proc. IX Int. Congress on Polymers in Concrete. – Bologna (Italy). – 1998. – P. 201-208.

45. Control of structural state of concrete in process of hardening by means of NMR method / Boiko S.V., Shtakelberg D.I., Osipov b.m., Voznesensky V.A., Lyashenko T.V. // Non-destructive testing and experimental stress analysis of concrete structures: Proc. of 7^th RILEM conference. – Bratislava : Expertcentrum. – 1998. – P. 105-109.

46. Lyashenko T., Voznesensky V. The use of experimental-statistical modelling in multi-criterion optimization of polymer compositions for floors / Industrial Floors ’99: Proc. Int. Colloquium. – Esslingen (Germany): Ostfildern Technische Akademie. – 1999. – P. 497-508.

47. Ляшенко Т.В. Оптимальность искусственного материала от рождения до деградации. // Оптимизация в материаловедении: Мат-лы 38 межд. сем. – Одесса: Астропринт. – 1999. – С. 3-6.

48. Voznesenskii V.A., Lyasenko T.V. Computational experiments with experimental-statistical models for composites on alkaline binders // Alkaline Cements and Concretes: Proc. 2^nd Int. Conf. – Kyiv. – 1999. – P. 507-517.

49. Modelling the Influence of Polyvinylacetate Admixture and Polymer Fibre on Hardening Kinetics of Cement-Sand Compositions / V. Voznesensky, T. Lyashenko, P. Dovgan, O. Popov // Proc. 14 Ibausil. – Weimar. – 2000. – V. 2. – P. 569-575.

50. Lyashenko T., Voznesensky V. Analysis of Property Fields and Choosing Combined Modifier of Repair Compositions for Concrete // Proc. 14 Ibausil. – Weimar (Germany). – 2000. – V. 2. - P. 837-843.

51. Lyashenko T., Voznesensky V., Krovyakov S. Analysis of water effect on fracture toughness in cement-based composites using computational materials science methods. Brittle Matrix Composites 6 : Proc. VI Int. Symp. BMC6. - Warsaw: Woodhead Publ. Ltd., ZTUREK. – 2000. - P. 210-219.

52. Lyashenko T., Voznesensky V., Ivanov Y. Modelling the influence of mix proportions on correlation between destruction pace and thixotropy of suspensions // Book of Abstracts: 3d Int. Meeting of the Hellenic Society of Rheology. – Patras (Greece). – 2001. – C. 76.

53. On the use of Monte Carlo methods for the analysis of the interrelation between rheological characteristics of finishing composites / T. Lyashenko, V. Voznesensky, Ya. Ivanov, T. Pischeva // Proc. Balkan Sem. on Rheology & 9^th National Rheological Workshop. – Sofia: Bulgarian Academy of Science. – 2001. – P. 49-58.

54. Ляшенко Т.В. Поля свойств строительных материалов (концепция, анализ, оптимизация) // Прогнозирование в материаловедении: Мат-лы 41 межд. сем. – Одесса: Астропринт. – 2002. – С. 9-14.