ФРАКТАЛЬНА СТРУКТУРА ЯК НОСІЙ ІНФОРМАЦІЇ ПРО ВЛАСТИВОСТІ МАТЕРІАЛУ

Анотація

Формування властивостей сучасних будівельних матеріалів значною мірою зумовлюється про­цесами, які відбуваються на стадії їх виготовлення. Саме в цей період закладаються основні параметри мікроструктури, що згодом визначають експлуатаційні характеристики матеріалів. У процесі структуроутворення цементного каменю - основної складової більшості бетонів і будівельних композитів - відбувається формування зв’язків між елементами твердої фази через внутрішні поверхні розділу. Ці внутрішні поверхні формують складну й розгалужену мережу, яка відіграє важливу роль у забезпеченні цілісності, щільності та інших фізико-механічних властивостей матеріалу. Встановлено, що зазначена структура має фрактальний характер, тобто демонструє самоподібність на різних масштабах спостереження. Фрактальна геометрія дозволяє кількісно описати складність структу­ри за допомогою такого показника, як фрактальна розмірність. У роботі запропоновано мето­дику кількісної оцінки фрактальної структури цементного каменю, яка базується на аналізі мікроструктурних зображень та застосуванні відповідних математичних моделей. Отримані експериментальні дані підтверджують, що фрактальна розмірність є інформативним параме­тром, який корелює з фізико-механічними показ­никами, зокрема міцністю, модулем пружності, щільністю та деформаційною здатністю матеріалу. Встановлено наявність прямого інформаційного причинно-наслідкового зв’язку між фрактальним характером структури цементного каме­ню та властивостями будівельних матеріалів. Це відкриває нові можливості для прогнозу­вання експлуатаційної поведінки матеріалів, а також для раціональної оптимізації їх складу з метою підвищення надійності та довговічності конструкцій.