ЗНАЧИМОСТЬ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ НАУЧНОГО ПОИСКА НА ПРИМЕРЕ НАУЧНОЙ РАБОТЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ СПЕЦИАЛЬНОСТИ

Аннотация: в статье рассмотрена и доказана методология экспериментальных исследований (экспериментальная составляющая научных работ) как наиболее значимая основа технических наук.

Ключевые слова: эксперимент, активная организации, пассивная организации, виды экспериментальных исследований.

Особую значимость для технических наук, таких как направление подготовки 08.06.01 – «Строительство», представляют экспериментальные исследования. Результаты эксперимента являются основным материалом и для теоретических построений, и для выработки гипотез исследования технических объектов, и для определения характеристик исследуемых объектов.  Следовательно, вполне логично рассматривать методологию экспериментальных исследований как основную составляющую технических наук. В отличие от естественнонаучных исследований, проблематика технических наук направлена, в первую очередь, на оценку узких свойств определенных видов технических объектов, данные о которых способен дать лишь эксперимент.

По определению эксперимент (лат. experimentum – проба, опыт) это способ познания или единичный поставленный опыт, изучение объекта в контролируемых и управляемых условиях посредством воздействия на него другими материальными объектами с возможностью многократного его воспроизведения при повторении условий опыта [1].

Только лишь экспериментальных исследований на практике не существует, во всех случаях анализ, определение целей экспериментального исследования, представление гипотезы, формирование количественной модели или обоснование гипотетического ожидаемого результата эксперимента выполняются исследователем теоретически и предшествуют каждому из экспериментов. Подготовка эксперимента, проведение, обработка полученных в ходе исследования данных, выработка предложений по их практическому применению также относятся к сфере теоретических исследований. Они в том или ином виде и объеме в разной степени повсеместно присутствуют в каждой научной работе по технической специальности, в не зависимости от того, «экспериментальная» она или теоретическая. Ведь результаты выполненных ранее экспериментов абсолютно всегда являются основой для теоретических работ.

По мнению Сабитова В.А [2], виды экспериментальных исследований подразделяются на:

1. Обследование.

2. Измерения.

3. Автоматическая регистрация процесса в тестовых или реальных эксплуатационных условиях.

4. Испытания.

5. Наблюдения.

6. Статистические исследования со сбором или (и) обработкой данных внутрипроизводственной и государственной отчетности.

7. Анкетирование (опрос).

8. Мысленный эксперимент.

9. Мониторинг.

Обычно испытания проводят, в первую очередь, для оценки расхождения с действительностью предложенной ранее гипотезы и (или) результатов моделирования (т.е. теоретического представления, описания) объекта исследования. Иначе говоря, проверяется правдивость принятой гипотезы исследования, или адекватность разработанной модели объекта исследования.

Помимо всего прочего в технических науках, в особенности в строительстве, эксперимент служит еще и для проверки эффективности и непосредственно возможности предлагаемого изменения объекта, оценки работоспособности, прочности, устойчивости, огнестойкости, коррозионной стойкости и других необходимых исследователю свойств, а так же полезности или доказательности обоснования предлагаемой инновационной идеи.

Сама потребность в исследованиях для технических наук, в том числе и для строительства, основывается на результатах проведенных когда-то испытаний и объединения результатов практической деятельности. Это основной принцип развития всех технических наук. Исследования в них выполняют с целью усовершенствовать технические объекты, выработать рекомендации для их улучшения и проверки эффективности этих рекомендаций. Как правило, это возможно осуществить только эмпирически. Информацию о свойствах технических объектов получают только из результатов испытания и потому экспериментальные исследования служат основой их изучения.

С точки зрения проведения, эксперименты делят на активные (специально организованные в искусственно смоделированных «тестовых» условиях функционирования объекта) и пассивные, проведенные в реальных эксплуатационных условиях производственного функционирования объекта [3]. Кроме того, в случае как активного, так и пассивного эксперимента снимают отчеты приборов измерения, автоматическую регистрацию и мысленный эксперимент. Причем только испытания относятся к активным экспериментам.

Так на кафедре промышленного и гражданского строительства Юго-Западного Государственного университета проводятся исследования и разработка инновационной методики проведения испытания бетонных и железобетонных балок и других строительных конструкций с использованием бетонов разных классов с целью моделирования коррозионных повреждений в виде изменения прочности бетона по сечению за счет изменения сечения балки от цельного к послойному.

Значительная часть сооружений из бетонных и железобетонных конструкций работают в условиях совместного действия проектных силовых нагрузок и агрессивных сред. Количество работ, посвященных исследованию этого вопроса с каждым годом возрастает.

Так в научной статье Н.В. Федоровой, доктора технических наук, профессора и инженера А.А. Дорофеева, «Методика экспериментальной оценки длительной прочности нагруженного и корродирующего бетона» авторы рассматривают проблему по определению параметра величины проникновения повреждения бетонного элемента коррозией в условиях изменяющегося уровня напряженно-деформированного состояния бетонного элемента при одновременном коррозионном воздействии на него [4].

На рисунке 1 представлены три зоны в сечении, используемые при рассмотрении данной проблемы: А –  Наружная зона балки, контактирующая с агрессивной средой и подверженная коррозионному воздействию; Б – зона, примыкающая к зоне А и являющаяся переходной, характеризующаяся последовательным уменьшением средовых повреждений вплоть до их полного отсутствия; В – зона, следующая по глубине, абсолютно не поврежденная коррозией и сохранившая начальные прочностные характеристики.

Рисунок 1. Схема расчетной модели поперечного сечения, поврежденной коррозией бетонной балочной конструкции

Предложенная новая методика испытаний бетонных балок и установка для проведения эксперимента позволяет экспериментально определять изменения градиента длительной прочности во времени от начала приложения действующей силы и средового воздействия до потери несущей способности исследуемого образца нагруженного и поврежденного коррозией бетона. Она также позволяет получить новые экспериментальные данные о значениях длительной прочности, необходимые для расчета остаточного ресурса и оценки живучести коррозионно-поврежденных конструктивно и физически нелинейных железобетонных стержневых систем. Однако стоит отметить, что все испытания проводились только лишь на опытных образцах в виде бетонных призм, а испытания железобетонных балок большого пролета еще не проводились.

Другой эксперимент, проведенный на кафедре промышленного и гражданского строительства Юго-Западного государственного университета, был направлен на изучение повреждений бетонных образцов. Данные повреждения были получены непосредственно воздействием агрессивной среды без моделирования их искусственно с помощью послойной заливки бетона различных классов по прочности.

В данный момент на основе проведенных исследований Н.В. Федоровой и А.А. Дорофеевым, а также другими сотрудниками кафедры разрабатывается инновационная методика проведения испытания бетонных и железобетонных балок с использованием бетонов различных классов по прочности, которые будут моделировать коррозионные повреждения в виде изменения прочности бетона по сечению за счет изменения слоя бетона от цельного к послойному.

В заключение необходимо отметить, что методология науки представляет собой проверенный и, бесспорно, наиболее эффективный инструмент получения нового знания. Другими словами, это основной стержень познавательной деятельности в науке. В технических науках и в особенности в строительстве методология – это средство получения необходимых неизвестных ранее данных о заново создаваемых или уже используемых ранее технических объектах. По нашему мнению, ей должен владеть каждый самостоятельный представитель научного сообщества.

Список литературы:

1. Визгин В.П. Герметизм, эксперимент, чудо: три аспекта генезиса науки нового времени // Философско-религиозные истоки науки. – М., 2009. – С. 88–141.
2. Сабитов В.А. Основы научных исследований / В.А. Сабитов. – М.: Наука, 2002. – 343 с.
3. Герасимов И.Г. Структура научного исследования / И.Г. Герасимов. – М.: Мысль, 1985. – 215
4. Клюева Н.В. Экспериментальные исследования железобетонных балок сплошного и составного сечения в запредельных состояниях [Текст] / Н.В. Клюева, А.И. Демьянов // VII Международный научно-методический семинар «Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров Республики Беларусь». – Брест: Брестский ГТУ, 2001. – С. 167–172.
5. Рузавин Г.И. Методология научного исследования / Г.И. Рузавин. – М.: Мысль, 2010. – 396 с.
6. Методология экспериментальных исследований в технических науках [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://studik.net/metodologiya-eksperimentalnyx-issledovanij-v-texnicheskix-naukax/