автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Численный эксперимент, моделирование структуры, оптимизация состава щебеночно-песчаного каркасного (ЩПК) материала

На правах рукописи

ПОЛЕТАЕВ Юрий Алексеевич

ЧИСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ, МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА ЩЕБЕНОЧНО - ПЕСЧАНОГО КАРКАСНОГО (ЩПК) МАТЕРИАЛА.

05.13.18. - Математическое моделирование, численные методы и комплексы

программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САРАНСК 2009 г.

003467654

Диссертация выполнена на кафедре автомобильных дорог и специальных инженерных сооружений Мордовского государственного университета им. Н.П.Огарева.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Люпаев Б.М.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Болдырев Г.Г. кандидат физико-математических наук, доцент Бояркин Д. И.

Ведущая организация:

Воронежский Государственный Архитектурно-Стронтельнын Университет (ВГАСУ)

Защита состоится 14 мая 2009 г. в 14 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета по защите кандидатских диссертаций да 12.117.14 при Мордовском государственном университете имени Н.П.Огарева по адресу: 430005г. Саранск, ул. Большевистская 68, ауд. 225 (корп. 1).

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Мордовского государственного университета имени Н.П.Огарева.

Автореферат разослан /0 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат физико-математических наук

Л.А.Сухарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Вопрос, о математически обоснованном повышении долговечности дорог и снижении эксплуатационных затрат на их содержание и ремонт, всегда являлся актуальным для производственных и дорожно-эксплуатадионных организаций. Современные требования изменяются и ужесточаются не только в сфере строительных технологий и материалов, но и в сфере требований, предъявляемых к ним различными организациями следящие за экологией района строительства, исследующих взаимозаменяемость и дополняемость используемых материалов, исследований охватывающих сферы косвенно влияющих на всю экосистему. Создание комплексных методов оптимизации компонентов и их параметров в строительных материалах соответствующих всем требованиям современного общества и обеспечивающих улучшение физико-механических и эксплуатационных показателей и направленных на снижение материалоемкости и трудоемкости при изготовлении - является важной задачей в области разработки таких программ, применимых не только в строительстве.

Разработанные методы комплексного поиска соотношения компонентов в строительном материале ведет к удешевлению и ускорению строительства дорожных оснований, повышению срока эксплуатации, соответствие современным социальным требованиям, все это является актуальным при массовом производстве. Важнейшим направлением в теории оптимизации является обоснование методологических принципов при оптимальном подборе составляющих компонентов при решении типовых и индивидуальных задач.

Задачи такого вида включают в себя эффективный подбор физических переменных параметров в материале, таких как размер фракции щебня, песка, влажности и их плотности или других применяемых компонентов. Они должны включать в себя и экономические законы, регулирующие меру расхода и оптимальное соотношение компонентов, при выборе необходимых качеств для данного материала, так же стоимость материалов, услуг по доставке, скорости строительства, эксплуатационные затраты при содержании и ремонте дорог.

Наиболее интенсивно такие исследования начались в 50-х годах и продолжаются по настоящее время. Вопросам целенаправленного "проектирования" материалов, посвящены многочисленные исследования отечественных авторов, таких как В.Т.Ерофеев, О. Васильев, C.B. Гарина, Б.И. Дагаев, В.А. Кириенко, В.В. Малеванский, М. Салихов, В.И. Соломатов, В.П. Селяв, И.А. Рыбьев, Т.А. Низина, A.JI. Лазерев, С.Г. Фурсов, C.B. Шестоперов так и зарубежных. Одним из преобладающих направлений в области оптимизации физико-механических свойств материала являлось повышение прочностных свойств материалов с помощью использовании добавок из портландцемента, извести, битумов, дегтей, синтетических высокомолекулярных реагентов и других химических реагентов. Отличительная черта работ тех лет это разработка материалов с учетом неизменных количественных оценок как достижение высоких прочностных показателей материалов, без учета факторов влияющих на окружающую среду эксплуатации, оценки трудозатрат, постоянно возрастающих требований общества. Существенным недостатком работ является так же и высокая стоимость компонентов.

В настоящее время вопросы "проектирования" материалов стоят особенно остро, нужны эффективные методы оценки оптимальности структуры строительных материалов, позволяющие быстро и с минимальными затратами средств оценить рациональность принятого технического решения

Данная работа посвящена проведению численного эксперимента моделированию структуры, оптимизации составов щебеночно-песчаного каркасного (ЩПК) материала.

Цель диссертационной работы. Цель работы заключается в разработке комплекса программ с использованием численных методов при научном обосновании приемов и методов оптимизации составов и параметров компонентов в материале, широко использующихся в строительстве.

Для выполнения поставленной цели ставились следующие задачи:

• Разработать и применить комплекс программ, включающий качественные и количественные методы оценки оптимальности структуры и соотношений компонентов в материале, позволяющий получить высокопрочный щебеночно-песчаный каркасный материал (ЩПК материал).

• Выявить возможности качественного метода при оценке оптимальности структуры материала с использованием общих современных критериев: универсальность, актуальность, модность, красота структуры материала и частных критериев: однородность, максимальная плотность, минимум неоднородностей и вяжущего в материале.

• Количественными методами оценить оптимальность соотношений компонентов в материале. В качестве количественных критериев оптимальности использовалось сопротивление щебня и ЩПК материалов на сдвиг и на сжатие.

• Получить аналитические целевые функции для щебеночных и ЩПК материалов, с определением коэффициентов эффективности, позволяющих анализировать динамику развития процессов.

• Внедрение в производственную практику строительства материал с оптимальной структурой.

Методы исследования. В ходе выполнения работы были использованы математические методы теории устойчивости, теории управления, методы нелинейного программирования и аналитические методы. Проводились расчеты оптимальных параметров строительных компонентов в материале с помощью первого метода Ляпунова, градиентными методами и методами деформируемого многогранника.

Научная новизна.

• Разработан и применен комплекс программ, включающей качественные и количественные методы оценки оптимальности структуры и соотношений компонентов в материале, позволяющий получить высокопрочный щебеночно-песчаный каркасный материал (ЩПК материал).

• Разработаны теоретические положения по использованию качественных критериев для оптимизации структуры щебеночно-песчаного каркасного (ЩПК) материала.

• Выявлены оптимальные количественные зависимости напряженно-деформированного состояния ЩПК материала от основных структурообразующих факторов ЩПК.

• Разработан комплексный метод оценки сдвиговых прочностных свойств строительных щебеночно-песчаных материалов при разных его параметрах на базе математической теории устойчивости и теории управления динамическими процессами.

• Предложены математические модели для оценки свойств щебеночно-песчаного каркасного (ЩПК) материала при различном составе СОСТАВЛЯЮЩИХ компонентой.

• Доказана возможность использования щебня низкой прочности для достижения высоких прочностных показателей.

Практическая значимость работы.

• Разработаны и применены на практике эффективные методы оценки свойств строительных материалов.

• Предлагаемые методы могут быть использованы не только для строительных материалов, но и для объектов в других областях науки.

• Математически обоснована и разработана технология изготовления ЩПК материала для дорожного строительства.

• Обоснован и применен оптимальный состав ЩПК материала, на основе щебня и песка, с повышенной долговечностью и улучшенными технологическими свойствами.

• Результаты исследований внедрены в производство. Использование полученных результатов позволило снизить затраты и время на строительство дорожных оснований.

• Результаты исследований внедрены в учебном процессе.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены: в учебный процесс на строительном факультете ГОУВПО «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева» при чтении курса «Дорожно-строительные материалы», «Экономико-математические методы в строительстве».

Используются в практике в дорожно-строительных организаций г. Саранска: при изготовлении дорожного основания автомобильной дороги от Лямбирьского шоссе до автомобильной дороги №8, ул. Титова (ОАО "Мордовспецстрой", 2004 г.); Автомобильная дорога Капасово - граница Дубенского района в Атяшевском районе (ООО "Саранскдорстрой", 2005г.); Реконструкция автодороги Рузаевка - Инсар -Ковылкино - Торбеево (ООО "Саранскдорстрой", 2005г.); Автодорога г. Саранска -Б.Березники (ООО "Саранскдорстрой", 2005г.); Реконструкция автодороги Рузаевка - Инсар - Ковылкино - Торбеево (ООО "Саранскдорстрой", 2006 г.).

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на научно-технических конференциях в Белгородской государственной архитектурно-строительной академии (Белгород, 2004), на научно-технических конференции «Роль науки и инновации в развитии хозяйственного комплекса региона» (г. Саранск, 2004 г.); в Мордовском государственном университете в сборниках: «Актуальные вопросы строительства» (Саранск, 2003, 2004, 2005, 2006); «Естественно -технические исследования: теория, методы, практика» (г. Саранск, 2005 г.); «Наука и

инновации в Республике Мордовия» (г. Саранск, 2005 г.); «Материалы XI научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета имени Н.П.Огарева» (г. Саранск, 2006 г); на научно-практической конференции «Город и экологическая реконструкция жилищно-коммунального комплекса XXI века» (г. Москва, 2006 г); на научно - технических семинарах Пермской государственной архитектурно - строительной академии (г. Пермь, 2004 г.); на семинаре Средневолжского математического общества под руководством проф. Е.В.Воскресенского (г. Саранск, 2007 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 18 публикациях, 2 из которых в перечне ВАК. Получено 2 патента: устройство для определения сопротивления щебеночного основания срезу и способ укрепления основания автомобильных дорог. Список приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, разбитых на параграфы, общих выводов, заключения, библиографического списка. Объем диссертации 191 - страница. Работа включает 67 рисунков и 11 таблиц. Библиографический список содержит 136 наименований. Диссертационная работа выполнена на кафедре "Автомобильные дороги и специальные инженерные сооружения" Мордовского государственного университета имени Н.П.Огарева.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований, сформулирована цель и задачи исследований. Приводятся сведения о научной новизне, практической ценности и апробации диссертационной работы.

В первой главе содержится аналитический обзор литературных данных по структурообразованию строительных материалов, развитие и существование дорожного строительства, приведен обзор исследований отечественных и зарубежных авторов в области улучшения физико-механических свойств материалов. Обзор содержит основные этапы и направления развития каркасной технологии, основываясь лишь на некоторые качественных методах, начиная с этапа возникновения дорожного строительства.

На основе литературных данных выделены современные представления о структурообразовании дорожных материалов. На основе ее положений, данный материал рассматривается как комбинированный материал, имеющий характерные структурные уровни по характеру и механизму процессов образования - микро- и макроструктуры. Рассмотрено влияния различных структурообразующих факторов на свойства материалов, выделены основные физические параметры компонентов, влияющие на свойства материала.

Определена математическая модель для оценки оптимальности параметров строительных материалов, выбраны методы оптимизации составов, отвечающих требованиям "проектирования" и изготовления материалов отвечающих конкретным характеристикам, определяющим свойства материалов.

Во второй главе сформулированы цель и задачи исследования. Комплексная постановка задач оценки оптимальности строительного материала учитывающая: качественные и количественные критерии. Приводится описание материалов,

используемых при проведении экспериментальных исследований, представлены методы исследования и статистического анализа.

Методы исследований разделены на две группы. К первой группе относятся исследования, проведенные с помощью качественных методов оценки оптимальности структуры строительных материалов по критериям: актуальность, универсальность, модность, красота решения, равномерность распределения фракций в материале, минимум вредных дефектов в материале, максимальная плотность заполняющего компонента в материале, непрерывность пространственной сетки вещества в материале, минимальное количество вяжущего вещества в материале. Ко второй группе отнесены исследования, проведенные с помощью количественных методов оценки на прочность материалов на сжимающие и сдвиговые нахрузки. С целью изучения различных механических свойств материалов (при сжатии, вдавливании штампов и сдвигах) проводились исследования применительно к сыпучим обломочным материалам разных составов.

Представлена разработка целевой функций при оптимизации составов строительного материала ЩПК с применением математических методов.

В третьей главе представлен анализ и оптимизация переменных параметров компонентов в составе материала с помощью качественных методов оценки оптимальности.

Для определения эффективности технического решения, использовались общие бинарные качественные оценки: актуальность, универсальность, модность, красота решения и частные оценки.

Общие бинарные качественные оценки.

1) Решение может быть актуальным или нет. Под актуальностью считается, что назрела политическая, социальная, техническая, экономическая или другая необходимость применения рассматриваемого решения. Решение по данному техническому предложению - да, актуально.

Применение в основаниях автодорог ЩПК в первую очередь экономит строительный материал, не требует использования дорогостоящих добавок, повышает срок эксплуатации дорог и технически прост и быстр при изготовлении.

2) Универсальность решения, это возможность его использования в различных областях строительства. Оценка и по этому критерию - да, может применяться не только в дорожном строительстве.

По применению отметим, что ЩПК материал применим в основаниях автодорог всех классов, пригодно при конструкции полов, при изготовлении сплошных и ленточных фундаментов. Это техническое решение отвечает качественной оценке по универсальности - материал широкого применения.

3) Модность решения, это повышенный спрос на материалы, изделия, архитектурные и строительные конструкции. Применение этой оценки связано с удовлетворением престижных экологических, социальных и других норм общества. Оценка модности решения - да, моден.

Использование ЩПК привлекает к себе внимание, так как имеет ряд преимуществ перед обычными техническими решениями. Уплотнение высокопрочного щебеночного основания трудоемко, но стоит применить его с песком, трудозатраты сокращаются вдвое. Данное решение позволяет использовать местный щебень низкой прочности, так как в ЩПК его прочностные свойства возрастают на сжатие в 10, а на сдвиг в 4 - 6 раз, а скорость строительства

увеличивается в 3 раза. Во время эксплуатации автодорог, снижается влияние термоциклов на прочностные и деформативные свойства щебня.

Все это повышает спрос на рассматриваемое решение. Оно является модным решением и привлекает все больше внимание частных и государственных строительных организаций.

4) Более сложная оценка по красоте решения. Эта оценка характеризует, насколько решение продолжительно и успешно использовалось на практике.

Решения: камень, песок, дерево, балка, колесо и т.д., нравятся нам почти на генетическом уровне, тысячи поколений людей совершенствовали изготовление и применение этих материалов и технических решений. ЩПК состоит из щебня и песка, элементы конструкции основания проверены временем. Исторически, аналогом данного технического решения, является булыжная мостовая, по этому критерию решение оценивается однозначно - да.

Частных критерий.

5) Равномерность распределения фракций в материале.

В ЩПК материале щебень образует равномерно-распределенный каркас определенной фракции - соответствует.

6) Минимум вредных дефектов в материале.

Укатка материала минимальна, лишь для формирования каркаса, по этому щебень не деформирован - соответствует.

7) Максимальная плотность заполняющего компонента в материале.

Образовавшиеся пустоты в щебеночном каркасе заполнен песком, песок

плотен по своей структуре, что ведет к образованию максимально плотного материала в целом - соответствует.

8) Непрерывность пространственной сетки вещества в материале.

Уплотненный щебень создает непрерывный пространственный каркас -

соответствует.

9) Минимальное количество вяжущего вещества в материале.

Полное его отсутствие - соответствует.

Качественная оптимизация составляющих, щебня и песка по частным критериям проверялось количественными методами, а именно для визуального наблюдения использовался прозрачный цилиндр, высотой 30 см, в который укладывался щебень фракции 5, 10, 20 и 40 мм, поочередно и засыпался песком. Производилось определение соотношения объемов компонентов в составе ЩПК, подсчитывалось объемное соотношение составляющих, производился подсчет глубины проникновения песка в щебеночное основание, определялась прочность материала на сжатие.

Результаты испытания выявили, что материал, отвечающий всем качественным критериям, соответствует и количественным требованиям. Так же выяснилось, что при увеличении крупности фракции щебня, увеличивается его и "просыпная" способность.

При строительстве дорожных щебеночных оснований толщина слоя не должна превышать 20 см, по этому при создании ЩПК материала необходимо применять щебень фракции 20 мм и более, при этом песок проникает на всю толщину основания щебня и составляет 35-40% от веса ЩПК. Для визуального ориентира при строительном процессе можно рассчитывать: 30 - 35 % высоты песка от высоты щебеночного основания.

В четвертой главе произведена оптимизация параметров щебеночно -песчаного каркасного материала по количественным критериям: прочности на сжатие и сдвиг. Для каждого критерия использовалась определенная методика поиска, с целью обеспечения максимальной прочности и минимальной деформативности материала.

Первоначально производили оценку по количественным критериям прочности щебня и ЩПК при воздействии сжимающих нагрузок. Технология проведения эксперимента заключалась в выполнении следующих действий: в цилиндр (Б=11,5 см и Н=15 см) засыпался щебень определенных фракций (10-20, 20-40 и 40-70 мм) и ЩПК аналогичных фракций, затем производилось обжатие материалов нагрузкой равной 20 тс. Испытания показали, что деформативность при сжатии ЩПК на основе рассматриваемых фракций щебня в цилиндре составила 0,5 см, при этом щебень не имел видимых повреждений. Испытания щебня в этом же цилиндре, и при той же нагрузке показал среднюю осадку: 4,0 см (при фракции 10-20 мм), 4,5 см (20-40 мм) и 5,5 см (40-70 мм). В первом случае щебень уплотнялся полностью, заполняя межщебеночное пространство продуктами измельчения. Во втором случае свободное пространство наблюдалось лишь у дна цилиндра. В третьем случае имелись пустоты во всем теле образца. В целом щебень (марки 300) имел многочисленные повреждения. Данная методика испытаний показала, что несущая способность ЩПК материала предопределена максимальной плотностью материала. Важным является то, что в данном материале она достигается без лишних технологических и материальных затрат.

В работе материалов огромное значение имеет количественный критерий прочности на сдвиг. Для изучения работы материалов по данному критерию использовались две сдвиговые установки. На первой установке ПСГ-2М испытывали материалы, в котором максимальная крупность щебня ограничивалась 20 мм. На второй установке испытывали материал, крупность щебня которого ограничивалась 70 мм. Данная установка была специально разработана сотрудниками университета, для изучения результатов приближенных к реальным условиям работы. Испытания производились при наличии обжимных и прижимных нагрузок, которые соответствовали нагрузкам от уплотняющей техники в момент его уплотнения и от нагрузки возникающих в процессе эксплуатации дорог различными видами транспорта.

Результаты испытаний материалов на сдвиг проводившихся на приборе ПСГ-2М при прижимной нагрузке, соответствующей легковому автомобилю. Рис. 1.

а 20,0 |

| 1 7,5 1

О. 15,0;

га X 12,5;

ОС

го 10.0:

3

§ 7.5 г

£ 5,0 ;

§

и 2,5 1

о ^— 1

0 2 4 6 8 Прижимная нагрузка, кгс.

Рис. 1. Зависимость изменения прочности на сдвиг материалов от фракции щебня М 300 и прижимной нагрузке.

1 - ЩПК с фр. щебня 5 мм; 2 - 10 мм; 3 - 20 мм. 4 - щебень фр. 20 мм.

Испытания показали, что наилучшие результаты соответствуют ЩПК. И чем крупнее щебень и больше прижимная нагрузка, тем выше прочностные показатели ЩПК.

Получение результатов при испытании ЩПК и щебня на сдвиг на запатентованной сдвиговой установке. Она позволяет испытывать материалы в условиях приближенных к реальным. Сдвиговая установка представляет собой три цилиндра диаметром 15 см и суммарной высотой 35 см, средний из цилиндров смещаясь под давлением пресса, создает 2-х плоскостной сдвиг в материале.

Материалы в данной установке подвергаются обжимающим нагрузкам (200, 400 и 600 кгс соответствующей нагрузкам от катков 5, 10, 15 т) и прижимающим нагрузкам (50, 100 и 200 кгс соответствующим нагрузкам от различного эксплуатационного транспорта, включая и грузового). Универсальность, так же заключается в возможности устройства исследовать материал как в одной плоскости, так и в двух плоскостях среза.

Мсдв

Прижимающая нагрузка, кгс.

Ыприж

1лоскость среза »

ТМсдв/2 ТМсдв/2

Рис. 2. Устройство для определения сопротивления сдвигу при наличии сдвигающей нагрузки (1Ч„риж).

Испытание на сдвиг ЩПК со щебнем фракции 40-70 мм, МЗОО. и 9000 ,

8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000

50 100 200 Прижимающая нагрузка, кгс.

Рис. 3. Зависимость изменения прочности на сдвиг материалов при разном обжатии от прижимающей нагрузки.

1,2 -щебень фр. 20-40 и 40-70 мм, 3-ЩПК с фр. 20-40 мм, 4-ЩПК с фр. 40-70 мм. Индексы а, б, в, обозначают, что материал обжат до 200,400 и 600 кгс.

Испытания количественными методами показали, что ЩПК материал значительно превышает по прочностным показателям щебень, уложенного обычным способом. Крупность фракции и наличие внешних нагрузок так же повышает прочность материала.

В пятой главе представлена разработка математической модели с применением количественных критериев, разработке целевых функций материалов с преобразованием в аналитический вид и подсчета коэффициентов эффективности для дальнейшей экономической оценки.

Изложена математическая постановка задачи с описанием методов нелинейного программирования с ограничениями на независимые переменные.

Излагается метод для оценки оптимальности параметров строительных материалов, разработанный на базе математической теории устойчивости и управления динамическими процессами.

Математическая постановка задачи заключается и том, что Рассматривается однокритериальная многопараметрическая выпуклая целевая функция прочности материала

F(x) = F(x„.....,х„). (1)

считается, что функция F(x) задана на выпуклом компакте KcR" со значениями в пространстве вещественных чисел R, т.е.

F(x):K—

Здесь X),......х„ - параметры используемых материалов.

Задача состояла в нахождении максимума функции F(x), где хе К. Предлагается следующий алгоритм для оптимизации параметров строительных материалов:

1. Для выпуклой целевой функции (1) прочности щебеночно - песчаного каркасного

материала, допускающая непрерывные частные производные по переменным xi.....

х„, составляется алгебраическая система

3F(xi,...,x„)/3xJl = 0,k=l,...,n. (2)

2. Находится решение системы (2), т.е. определяется точка х0=(хю......,х„0)-

3. Составляется система дифференциальных уравнений

idXj/dt =-3F(Xj.....xn)/dXj;

................................................................................(3)

dx /dt =-3F(x,.....x )/Эх .

n 1 n n

При расчете оптимальных параметров строительных материалов отдельные

целевые функции для к - го параметра представляются в виде

F(xk)=F(xk)+F (хк), к=1,...,п. (4)

+

где Ffo) - слагаемые целевой функции, которые с ростом значения xt

возрастают; F(x^) - слагаемые целевой функции, которые с ростом значения х* убывают.

Оптимальность к - го параметра строительного материала характеризуется коэффициентом эффективности решений

Эк =

W(xk)/W(xk) где W(xk) = F(xk)*m(xk); и

Д=1..... П. (5)

W(xk) = F(xk)*m(xk); - модифицируемые части целевой функции.

+ - + ш к, m к - это коэффициенты, учитывающие степень влияния групп F (х к) и

Б (х к) на целевую функцию.

Степень влияния определяется отношением интенсивности изменения величины соответствующих групп в исследуемой точке к интенсивности на всем интервале значений параметра х к-.

( F( лг + Д*. ) - F ( х ) к к к

Г( х) _к

т к =

(F<xk +Ахк h

F<*k ,

P<*L >

Ах,

(6)

к к где Д х к приращение параметра х к = 1,....,п.

Решение оптимально, если Э-1, при этом Р(хк) максимально. При Э<1 оптимум достигается увеличением хк, при Э>1 - уменьшением хк. Величина хкопт находится по формуле

х^ и I ,к 1,...,п.

(7)

После расчета хкопт по формуле (7) необходимо уточнить значение коэффициента Эк по формуле (5).

Данная методика оценки оптимальности параметров строительных материалов включает в себя определение величин Д ^ и Д Ск

Величина ДРк характеризует отношение прочности ЩПК материала, к прочности этих компонентов при оптимальном соотношении:

= 1.....п.

F(xk )

(8)

Тогда степень влияния к - ой переменной на целевую функцию Р(хк), можно определить по формуле

1 —

1

0,5(Э°'5

+ Эк°'5)

,к = 1,...,п.

(9)

ДСк = F(xk) - F(x" )» F(xk)

где F(Xk) - значение целевой функции в точке с координатами (xi,...,xk,....,x„); F(xkonT) - значение целевой функции в точке с координатами(хь...,ХкОПТ,..., х„).

Данный метод разрабатывался для оценки оптимальности строительных материалов с ограничениями, в данном случае при различном фракционном составе щебня и различных обжимных, прижимных нагрузках. Предварительными экспериментами было установлено, что направленное регулирование свойств ЩПК зависит от степени влияния этих факторов. Математическая модель найдена методом математического планирования экспериментов, с помощью компьютерной программы «FACTOR», которая позволяет анализировать и оценивать динамику развития процессов в зависимости от конкретных условий.

Для практического воплощения математической модели был выбран язык программирования Object Pascal и среда программирования Borland Delphi 6. Язык Object Pasca) является дальнейшим объектно-ориентированным развитием широко распространенного языка Turbo Pascal. При составлении матрицы планирования в данном случае использовали полный факторный эксперимент З3.

Переменные параметры: Xi-крупность щебня, принимают значения: 15 мм (-1), 30 мм (0) и 60 мм (+1); Х2 - параметры обжимной нагрузки, принимают значения: 200 кгс (-1), 400 кгс (0), 600 кгс (+1); х3 - параметры прижимной нагрузки, принимают значения: 50 кгс (-1), 100 кгс (0), 200 кгс (+1).

Таблица 1.

Матрица планирования и результаты эксперимента._

№ п/п Матрица планирования Рабочая матрица Средняя сдвигающая нагрузка ЩПК, кгс. Средняя сдвигающая нагрузка щебня, кгс.

Х2 Хз При крупн. фракции, см. При обжимной нагрузке, кгс. При прижимной нагрузке, кгс.

1 -1 -1 -1 1,5 200 50 900 1100

2 -1 -1 1,5 200 100 ПОО 1120

3 -1 -1 1 1,5 200 200 1500 1150

4 -1 0 -1 1,5 400 50 1500 1120

5 -1 0 1.5 400 100 1800 1150

6 -1 0 1 1,5 400 200 2000 1170

7 -1 1 -! 1,5 600 50 1700 1150

8 -1 1 1,5 600 100 2100 1170

9 -1 1 1 1,5 600 200 2500 1190

10 0 -1 -1 3 200 50 2300 1180

11 0 -1 3 200 100 2700 1220

12 0 -1 1 3 200 200 3000 1270

13 0 0 -1 3 400 50 2800 1260

14 0 0 3 400 100 3500 1300

15 0 0 1 3 400 200 4000 1340

16 0 1 -1 3 600 50 3500 1320

17 0 1 3 600 100 4000 1370

18 0 1 1 3 600 200 4800 1420

19 1 -1 -1 6 200 50 5500 1390

20 1 -1 6 200 100 5700 1430

21 1 -1 1 6 200 200 6000 1480

22 1 0 6 400 50 6400 1460

23 1 0 6 400 100 6600 1500

24 1 0 1 6 400 200 6900 1540

25 1 1 • 1 6 600 50 7300 1510

26 1 1 6 600 100 7500 1550

27 1 1 1 6 600 200 7700 1600

Целевая функция, найденная с помощью компьютерной программы «FACTOR», выражающая зависимость средней сдвигающей нагрузки у ЩПК от переменных факторов имеет вид:

Рщпк=3466+2466*х1+711*х2+539*хз+750*х|1+200*х1х2-100*х22 + 150*х2хг50*хз2-41*х|2х2-258*х|2хз-37*х1х2хз+8*х|хз:!-8*х22хз+ 8*х2х,а-25*х12х22-137*х12х2хз+25*х|2хз2-62*х|х22хз+

12*x,x2x32+75*x2V (10)

Преимущество предлагаемого метода оценки состоит в том, что решение дифференциальной системы не нужно находить;

производные функции и значение функции в точке вычисляются один раз, процесс оптимизации не является итерационным, что упрощает процесс вычислений с минимальными затратами времени;

для очень сложных и имеющих много целевых функций простой алгоритм нахождения оптимума.

Оптимизируемыми параметрами являлись средняя сдвигающая нагрузка ЩПК и средняя сдвигающая нагрузка щебня. Матрица планирования, рабочая матрица и результаты эксперимента представлены в табл.1.

Найдем оптимальное значение функции при различных параметрах фракции щебня в ЩПК материале оценочным методом, где щебень принимает значения 1,5 см, 3 см и 6 см.

При оптимальном решение, Э»1, сдвигающая нагрузка стремится к максимуму.

Переведем целевую функцию из вида, где численные значения хь Х2, Хз, равные -1, 0, 1, имеют вид натуральных чисел. Для этого каждый множитель функции (10) делят на соответствующее среднее значение хь х2, х3, а именно 3,400 и 100.

После проведения обработки результатов получена аналитическая целевая функция, выражающая прочность ЩПК:

РЩП11 =822 *Х1+1,78*х2+5,34*Х3+83,3*Х1*Х,+0Д67*Х1*Х2-0,000б25*х2*х2+0,00375 *х2*х3-0,005*х3*х3-0,01157*х,*х, *х2-0,287*х, *х, *х3-0,0003125*х[*х2*хз+0,000278*х1*хз*хз-0)00000052*х2*х2*хз+0,0000021*х2*х3*х3--0,0000174*х|*х1*х2*х2-0,000382*х1*х1*х2*хз+0,000278*х1*х1*хз*х3-0,0000013*х1* *х2*х2*хз+0,000001*х1*х2*хз*хз+0,0000000469*хг*хг*хг*х1.

Начальные параметры материала-(1,5;200;50), конечные-(6;600;200). Найдем коэффициент эффективности для значения Х|, оно выражается следующими функциями:

Р(Х|)=822*Х|+83,3*Х|*Х|+0,1667*Х1*Х2+0,000278:|!Х1*ХЗ*ХЗ+0,000278*Х1*Х1*ХЗ*

х3+0,000001*х,*х2*хз*хз.

Р(х1)=-0,01157*х1*х1*х2-0,287*х1*х,*хз-0,0003125*х,*х2*хз-0,0000174*х1*х1*х2*хг-0,000382*х,*х1*х2*хз-0,0000013*х1'|,х2*х2*хз.

^(х1)=822*х1+83,3*2*х1*х,+0,167*х1*Х2+0,000278*х1*хз*х3+0,000278* 2*х|*х|*х3*х3 +0,000001*х1*х2*х3*х3.

^(х|)=-0,01157*2*х,*х1*х2-01287*2*х|*х1*х3-0,0003125*х|*х2*хз-0,0000174*2*х|*х|*х2*х2-0,000382*2*х|*х|*х2*хз-0,0000013*х1*х2*х2*хз.

Э1=Ш(х,)/Ш(х1).

Подставляя всю вариацию значений переменных параметров ЩПК, получаем коэффициенты оптимальности для крупности щебня. Затем находим коэффициенты эффективности для значений х2 и х3, при всех вариаций параметров. Полученные результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Оценки оптимальности параметров ЩПК материала. _

№ п/п Рабочая матрица Средняя сдвигающая нагрузка ЩПК, кгс. Теоретич. сдвигающая нагрузка ЩПК, кгс Эх| = Эх2 = Эхз=

При крупн. фракции, см. При обжимной нагрузке, кгс. При прижимной нагрузке, кгс.

1 1,5 200 50 900 916 16 5,57 4,31

2 1,5 200 100 1100 1155 8,64 5,02 3,42

3 1,5 200 200 1500 1486 4,63 4,86 2,52

4 1,5 400 50 1500 1436 10,9 3 21 3,81

5 1,5 400 100 1800 1750 6,16 3,17 3,45

6 1,5 400 200 2000 1997 3,4 3,63 3,05

7 1,5 600 50 1700 1747 7,85 2,28 3,41

8 1,5 600 100 2100 2094 4,157 2.4 3,5

9 1,5 600 200 2500 2516 2,58 3,08 3,62

10 3 200 50 2300 2291 10,2 3,49 1,64

11 3 200 100 2700 2655 5,56 2,8 1,59

12 3 200 200 3000 3052 3,02 2,42 1,53

13 3 400 50 2800 2877 7,22 2,29 1,48

14 3 400 100 3500 3466 4,13 2,03 1,57

15 3 400 200 4000 3955 2,32 2,05 1,71

16 3 600 50 3500 3430 5,35 1,72 1,37

17 3 600 100 4000 4077 3,19 1,63 1,58

18 3 600 200 4800 4791 1,84 1,84 1,93

19 6 200 50 5500 5491 7,18 1,63 0,54

20 6 200 100 5700 5689 3,92 1,22 0,62

21 6 200 200 6000 5961 2,16 0,98 0,77

22 6 400 50 6400 6386 5,14 1,22 0,5

23 6 400 100 6600 6683 2,97 0,99 0,6

24 6 400 200 6900 6947 1,69 0,91 0,8

25 6 600 50 7300 7322 3,86 0,98 0,47

26 6 600 100 7500 7427 2,33 0,85 0,61

27 6 600 200 7700 7691 1,37 0,87 0,85

Из таблицы 2. п/п. 1, видно, что Э|=16 наиболее удален от 1, это означает, что крупность щебня может существенно увеличить прочность ЩПК материала на сдвиг. Действительно прочность возрастает при последующим увеличении крупности щебня, на 1400 кг п/п. 1, 10 (Э,=16, Э,=10,2), на 3200 кг п/п. 10, 19 (Э|=10,2, Э|=7,18) не учитывая прижимные и обжимные нагрузки. Если учитывать величины обжатия ЩПК материала с 200 до 600 кгс, то увеличение прочности составит на 800 кгс п/п. 1, 7 (Э1=16, Э,=7,85), на 1200 кг п/п. 10, 16 (Э|=10,2, 3^5,35) и на 1800 кг п/п. 19,25 (Э1=7,18, Э1=3,86) соответственно у ЩПК материалов с крупностью фракций 1,5, 3 и 6 см. Прижимающая нагрузка 50, 100 и 200 кгс увеличивает прочность материала на сдвиг, но незначительно. Таким образом, материал, отвечающий всем качественным критериям, соответствует и количественным критериям на сжатие и сдвиг. С помощью найденных коэффициентов можно отслеживать динамику влияния эффективности подобранных компонентов на выбор необходимого материала.

Аналогичные исследования проведены для щебня. По общепринятой методике получены уравнения регрессии и найдены коэффициенты экономичности.

В шестой главе показана технология изготовления щебеночно - песчаного каркасного материала на основе щебня и песка. Обоснована экономическая эффективность его использования. Приведены примеры внедрения в производство оснований автомобильных дорог республики Мордовии и города Саранска организациями: ОАО «Моровавтодор», ОАО «Мордовспецстрой» и ООО «Саранскдорстрой».

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

1. Доказана возможность эффективного применения комплекса программ, включающего качественные и количественные методы оценки оптимальности структуры и соотношений компонентов в материале, позволяющего получать высокопрочный материал, в частности щебеночно-песчаный каркасный материал (ЩПК материал).

2. Установлено, что:

- в качественном методе оценки оптимальности структуры компонентов в материале, эффективно использовать общие критерии: универсальность, актуальность, модность, красота структуры материала и частные критерии: однородность, максимальная плотность, минимум неоднородностей и вяжущего в материале;

- в количественном методе оценки оптимальности соотношений компонентов в материале, эффективно использовать сопротивление на сжатие и сдвиг щебня и ЩПК. В качестве переменных параметров использовалось: крупность щебня от 10 до 70 мм, обжимные нагрузки на материал от 1 до 3 кг/см2 и прижимные нагрузки от 0,25 до 1 кг/см2.

3. Разработаны целевые функции щебеночного и ЩПК материалов при использовании оценочной оптимизации соотношений компонентов в материале, полученные по результатам математического планирования 27 экспериментов.

4. Разработано и запатентовано:

- сдвиговая установка с методикой определения прочности на сдвиг крупнообломочных материалов с учетом предварительного обжатия и прижима в момент его испытания;

- технология производства высокопрочного материала (ЩПК материала).

5. С 2003 года, по разработанным рекомендациям, дороги разных классов в Мордовии успешно проходят испытания с применением ЩПК основанием

6. Доказано, что

- использование ЩПК материала экономически эффективно, это связано с возможностью уменьшения толщины асфальтобетона с 12-15 см до 8-10 см;

- эксплуатационные расходы на ремонт и содержание дорог сокращаются (срок службы ЩПК оснований дольше, чем щебеночных);

- затраты на обеспечение ровности асфальтобетона отсутствуют;

- сокращаются затраты возникающие при ДТП.

7. Доказана возможность использования низкомарочного щебня в основаниях дорог без потери качества дорожного основания.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК

1. Полетаев Ю.А. Бинарные оценки эффективности технических решений.,

/ Б.М. Люпаев, Ю.Б. Потапов, Ю.М. Борисов, Ю.А. Полетаев. // Вестник Воронежского государственного технического университета. Воронеж: 2008 г. Том №3, стр. 57-60.

2. Полетаев Ю.А. Оценка оптимальности технических решений. / Ю.А. Полетаев. // Вестник Московского автомобильно-дорожного института государственного технического университета. Москва: 2008 г. Выпуск 3(14), стр.66-70.

Получено патентов

Полетаев Ю.А. Устройство для определения сопротивления щебеночного основания срезу. / Ю.А. Полетаев. Б.М. Люпаев, // РФ, патент на изобретение № 2289654, от 20 декабря 2006 г.

Полетаев Ю.А. Способ укрепления основания автомобильных дорог. / Б.М. Люпаев, Ю.А. Полетаев. // РФ, патент на изобретение № 2323292, от 27 апреля 2008 г.

В других изданиях

3. Полетаев Ю.А. Оптимизация структуры щебеночно - песчаных смесей. / Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А., Луконин А.Ю. // Строительные материалы. Москва: 2007. - № 5 - С.ЗЗ.

4. Полетаев Ю.А. Об оценке прогресса в технике. / Люпаев Б.М., Салихов P.A., Полетаева Ю.А., Купцов А.Г., Ковыркин В.Н. // Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2003г. - С. 447-451.

5. Полетаев Ю.А. Применение нового композиционного материала - КББ в строительстве автодорог. / Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А., Луконин А.Ю. // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации фундаментов, мостов и автомобильных дорог. Механизация строительства. Охрана окружающей седы. Пермь: Изд-во Пермского Гос. тех. ун-та, - 2004г. - С. 56-58.

6. Полетаев Ю.А. Исследование и внедрение в дорожном строительстве каркасных бесцементных бетонов. / Люпаев Б.М., Салихов P.A., Митина E.Ä, Содомская Ю.Ю., Полетаев Ю.А. II Роль науки и инновации в развитии хозяйственного комплекса региона. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, - 2004, - С. 158161.

7. Полетаев Ю.А. Испытание структурообразованных материалов, используемых в дорожном основании. / Полетаев Ю.А., Луконин А.Ю. // Образование, наука, производство. Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г.Шухова, - 2004 г. - С. 65.

8. Полетаев Ю.А. Экспериментальное применение КББ в дорожном строительстве. / Полетаев Ю.А., Люпаев Б.М. // Актуальные вопросы строительства, Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2004. - С. 503-507.

9. Полетаев Ю.А. Испытание каркасного бесцементного бетона на сдвиг. /

Полетаев Ю.А., Луконин А.Ю., Люпаев Б.М. // Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2004 г. - С. 500-503.

10. Полетаев Ю.Л. Исследования просыпаемости песка через щебень разных фракций. / Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А. // Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2005 г. - С. 257-259.

11. Полетаев Ю.А. Экспериментальное применение КББ в дорожном строительстве. / Полетаев Ю.А., Люпаев Б.М., Ликомаскин A.A., Пивкин П.И. // Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2005 г.- С. 634637.

12. Полетаев Ю.А. Как используется КББ в дорожном строительстве и что это такое? / Полетаев Ю.А., Луконин А.Ю., Ямашкин A.B., Люпаев Б.М., // Наука и инновации в Республике Мордовия. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2005 г. - С. 550554.

13. Полетаев Ю.А. Применение нового композиционного материала - КББ (каркасного бесцементного бетона) в строительстве автомобильных дорог. / Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А., Ямашкин A.B. // Естественно - технические исследования: теория, методы, практика. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, - 2005 г,-С.87-92.

14. Полетаев Ю.А. О каркасных бесцементных бетонах (КББ). / Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А. // Город и экологическая реконструкция жилищно -коммунального комплекса XXI века. Москва - 2006 г. - С. 364-365.

15. Полетаев Ю.А. Экономико-математические методы в строительстве. /Б.М. Люпаев, Ю.В. Юркин, М.Е. Бажанова, A.B. Матросов, С.В. Гарина, Ю.А. Полетаев. // Методические указания. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006. - 36 с.

16. Полетаев Ю.А. Сравнительное исследование свойств КББ, щебня и щебеночно - песчаной смеси при воздействии сдвиговых нагрузок. / Полетаев Ю.А., Люпаев Б.М., Ликомаскин А.И. // Материалы XI научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета имени Н.П.Огарева. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006 г. - С.41-42.

17. Полетаев Ю.А. Анализ применения количественных методов при оптимизации структур строительных материалов. / Полетаев Ю.А. // Средневолжское математическое общество. Саранск: 2007 г, препринт №103.

18. Полетаев Ю.А. Оптимизация структуры керамзитного материала. / Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А. // Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2009 г. - С.257-259.

Подписано в печать 08.04.09. Объем 1,0 п. л. Тираж 100 экз. Заказ № 517. Типография Издательства Мордовского университета 430005, г. Саранск, ул. Советская, 24

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОЦЕНКЕ ОПТИМАЛЬНОСТИ ЩЕБЕНОЧНО - ПЕСНАНЫХ КАРКАСНЫХ (ЩПК) МАТЕРИАЛОВ.

1.1. Закономерности развития дорожного строительства.

1.2. Анализ технических решений и патентов по конструкциям автодорог.

1.3. Выводы по главе.

2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕ

РИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Цели и задачи исследований.

2.2. Применяемые материалы.

2.3. Методы и приборы исследований.

2.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. КАЧЕСТВЕННАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СОСТАВА В МАТЕРИАЛЕ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ ОСНОВАНИЙ.

3.1. Анализ и применение качественных методов оценки оптимальности структуры строительных материалов.

3.1.1. Общие качественные оценки эффективности дорожного строительного материала.

3.1.2. Частные качественные оценки оптимальности структуры строительного материала.

3.2. Оценка общих характеристик щебеночно - песчаных каркасных материалов на основе щебеночно-песчаных и других смесей.

3.3. Экспериментальные исследования передачи давления от щебня фр.10, песка и ЩПК при различных методах укладки. Методы определения объемов компонентов в материале.

3.4. Качественная оптимизация составляющих щебня и песка, в дорожно-строительном материале. Определение соотношения объемов компонентов.

3.5. Выводы по главе.

4. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ВЗАИМОЗАВИСИМОСТИ КОМПОНЕНТОВ В ЩЕБЕНО - ПЕСЧАННЫХ КАРКАСНЫХ (ЩПК) МАТЕРИАЛАХ.

4.1. Оценка влияния фракции щебня на прочность ЩПК при coica-тии.

4.2. Оценка сдвиговой устойчивости материалов при погружении цилиндрического и конусного штампов.

4.3. Определение давления от различного вида технологического транспорта.

4.4. Оценка соотношения компонентов (щебня М 300 фракции 20-40 и песка) в ЩПК по критерию прочности, при сдвиговых нагрузках прибором ПСГ-2М.

4.5. Оценка прочности ЩПК материала от фракционного состава щебня, при сдвиговых нагрузках прибором ПСГ-2М.

4.6. Исследование влияния увлажнения ЩПК материала на сдвиговые характеристики,.

4.7. Влияния фракционного состава щебня на ЩПК материалы при сдвиговых нагрузках на крупномасштабных образцах.

4.8. Сравнительные характеристики ЩПК, щебня и щебеночно — песчаной смеси, при сдвиговых нагрузках на крупномасштабных образцах.

4.9. Выводы по главе.

5. АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ МЕТОДОВ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУР СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

5.1. Математическая постановка задачи.

5.2. Методы нелинейного программирования с ограничениями на независимые переменные.

5.3. Оптимизация параметров строительных материалов с использованием компьютерных программ.

5.4. Оптимизация параметров ЩПК материалов оценочным методом. При помощи вычислительной техники.

5.5. Выводы по главе.

6. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЩЕБЕНОЧНО - ПЕСЧАНОГО КАРКАСНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ЩЕБНЯ И ПЕСКА. ИХ

ТЕХНИКО - КОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

6.1. Практическое внедрение ЩПК в дорожном строительстве.

6.2. Технико-экономическая эффективность ЩПК.

6.3. Изучение опыта работы автодорог Мордовии, имеющих повышенный ресурс работоспособности.

6.4. Выводы по главе.

Актуальность темы. Вопрос, о математически обоснованном повышении долговечности дорог и снижении эксплуатационных затрат на их содержание и ремонт, всегда являлся актуальным для производственных и дорож-но-эксплуатационных организаций. Современные требования изменяются и ужесточаются не только в сфере строительных технологий и материалов, но и в сфере требований, предъявляемых к ним различными организациями следящие за экологией района строительства, исследующих взаимозаменяемость и дополняемость используемых материалов, исследований охватывающих сферы косвенно влияющих на всю экосистему. Создание комплексных методов оптимизации компонентов и их параметров в строительных материалах соответствующих всем требованиям современного общества и обеспечивающих улучшение физико-механических и эксплуатационных показателей и направленных на снижение материалоемкости и трудоемкости при изготовлении - является важной задачей в области разработки таких программ, применимых не только в строительстве.

Разработанные методы комплексного поиска соотношения компонентов в строительном материале ведет к удешевлению и ускорению строительства дорожных оснований, увеличению срока эксплуатации, соответствие современным социальным требованиям, все это является актуальным при массовом производстве. Важнейшим направлением в теории оптимизации является обоснование методологических принципов и оптимального поиска решений типовых и индивидуальных задач.

Задачи такого вида включают в себя поиск оптимальных физических переменных параметров в материале, таких как размер фракции щебня, песка, влажности и их плотности или других применяемых компонентов. Они должны включать в себя и экономические законы, регулирующие меру расхода и оптимальное соотношение компонентов, при выборе необходимых качеств для данного материала, так же стоимость материалов, услуг по доставке, скорости строительства, эксплуатационные затраты при содержании и ремонте дорог.

Наиболее интенсивно такие исследования начались в 50 - х годах и продолжаются по настоящее время. Вопросам оптимального "проектирования" материалов, посвящены многочисленные исследования отечественных авторов, таких как В.Т.Ерофеев, О. Васильев, C.B. Гарина, Б.И. Дагаев, В.А. Кириенко, В.В. Малеванский, М. Салихов, В.И. Соломатов, В.П. Селяв, И.А. Рыбьев, Т.А. Низина, А.Л. Лазерев, С.Г. Фурсов, C.B. Шестоперов так и зарубежных. Одним из преобладающих направлений в области оптимизации физико-механических свойств материала являлось использовании добавок из портландцемента, извести, битумов, дегтей, синтетических высокомолекулярных реагентов и других химических реагентов. Отличительная черта работ тех лет это достижение высоких результатов, без учета факторов влияющих на окружающую среду эксплуатации, оценки трудозатрат, требований общества. Существенным недостатком работ является так же и высокая стоимость компонентов и сложность для математического представления.

В настоящее время вопросы проектирования оптимальных материалов , стоят особенно остро, и нужны эффективные методы оценки оптимальности структуры строительных материалов, позволяющие быстро и с минимальными затратами средств оценить рациональность принятого технического решения

Данная работа посвящена численному эксперименту, моделированию структуры, оптимизации состава щебеночно-песчаного каркасного (ЩПК) материала.

Цель диссертационной работы. Цель работы заключается в научном обосновании приемов и методов оптимизации составов и параметров компонентов в материале, широко использующихся в строительстве.

Для выполнения поставленной цели ставились следующие задачи: • Разработать и применить комплекс программ, включающий качественные и количественные методы оценки оптимальности структуры и соотношений компонентов в материале, позволяющий получить высокопрочный щебе-ночно-песчаный каркасный материал (ЩПК материал).

• Выявить возможности качественного метода при оценке оптимальности структуры материала с использованием общих современных критериев: универсальность, актуальность, модность, красота структуры материала и частных критериев: однородность, максимальная плотность, минимум неодно-родностей и вяжущего в материале.

• Количественными методами оценить оптимальность соотношений компонентов в материале, получить целевые функции для щебеночных и ЩПК материалов. В качестве переменных параметров использовалось крупность щебня от Л

10 до 70 мм, обжимные усилия на материал от 1 до 3 кг/см и прижимные 0,25-1 кг/см . В качестве количественных критериев оптимальности использовалось сопротивление щебня и ЩПК материалов на сдвиг и на сжатие.

• Внедрение в производственную практику строительства материал с оптимальной структурой.

Методы исследования. В ходе выполнения работы были использованы математические методы теории устойчивости, теории управления, методы нелинейного программирования и аналитические методы. Проводится расчет оптимальных параметров строительных материалов с помощью первого метода Ляпунова, градиентными методами и методами деформируемого многогранника. Для практического воплощения математической модели был выбран язык программирования Object Pascal и среда программирования Borland Delphi 6 [4]. Язык Object Pascal является дальнейшим объектно-ориентированным развитием широко распространенного языка Turbo Pascal.

Научная новизна.

• Разработан и применен комплекс программ, включающей качественные и количественные методы оценки оптимальности структуры и соотношений компонентов в материале, позволяющий получить высокопрочный щебе-ночно-песчаный каркасный материал (ЩПК материал).

• Разработан комплексный метод оценки сдвиговых прочностных свойств строительных щебеночно-песчаных материалов при разных его параметрах на базе математической теории устойчивости и теории управления динамическими процессами.

Разработаны теоретические положения по использованию критериев для качественной оптимизации структуры щебеночно - песчаного каркасного (ЩПК) материала с повышенными эксплуатационными свойствами.

• Выявлены оптимальные количественные зависимости напряженно-деформированного состояния дорожных оснований от основных структурообразующих факторов ЩПК.

• Предложены математические модели для оценки прочности щебеночно - песчаного каркасного (ЩПК) материала с оптимальным составом со ставляющих компонентов.

• Доказана возможность использования щебня низкой прочности при длительных циклических нагрузках.

Практическая значимость

• Разработаны и применены на практике эффективные методы оценки 4> оптимальности свойств строительных материалов.

• Предлагаемые методы могут быть использованы не только для строительных материалов, но и для объектов в других областях науки.

• Математически обоснована и применена технология изготовления строительного ЩПК материала для дорожного строительства.

• Обоснован и применен оптимальный состав каркасного строительного ЩПК материала, на основе щебня и песка, с повышенной долговечностью и улучшенными технологическими свойствами.

• Использование полученных результатов позволило снизить затраты и время на строительство дорожных оснований.

Реализация работы. Результаты работы внедрены: в учебный процесс на строительном факультете ГОУВПО «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева» при чтении курса «Дорожно - строительные материалы», «Экономике — математические методы в строительстве».

Результаты исследований использованы при изготовлении дорожного основания автомобильной дороги от Лямбирского шоссе до автомобильной дороги №8 (ул. Титова) города Саранска. (ОАО "Мордовспецстрой", 2004 г.);

Автомобильная дорога Капасово - граница Дубенского района в Атя-шевском районе республики Мордовия, северо-восточной части РМ, автомобильная дорога Саранск—Рузаевка. (ООО "Саранскдорстрой", 2005 г.);

Реконструкция автодороги Рузаевка — Инсар — Ковылкино - Торбеево на участке 3-9 км, ПК2+00 - ПК60+00 и на участке 9-15 км, ПК0+00 -ПК26+00 в Рузаевском районе (ООО "Саранскдорстрой", 2005 г.);

Строительство автодороги Капасово - граница Дубенского района, ПК10+00 - ПК62+80 в Атяшевском районе (ООО "Саранскдорстрой", 2005 г.);

Строительство автодороги Ст.Бадикова - Выша, ПК 160+00 - ПК210+00 и ПК232+00 - ПК239+00 в Зуб. Полянском районе (ООО "Саранскдорстрой", 2005г.);

Реконструкция автодороги Рузаевка - Инсар - Ковылкино - Торбеево на участке 15 - 28 км, ПК -1+50 - ПК1+00, ПК 7+00 - ПК9+00, ПК 16+00 -ПК 18+00, ПК 23+00 - ПК 25+00 в Рузаевском районе (ООО "Саранскдорстрой", 2006 г.).

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на научно-технических конференциях в Белгородской государственной архитектурно-строительной академии (Белгород, 2004), на научно-технических конференции «Роль науки и инновации в развитии хозяйственного комплекса региона» (г. Саранск, 2004 г.); на научно-практической конференции «Город и экологическая реконструкция жилищно-коммунального комплекса XXI века» (г. Москва, 2006 г); на научно - технических семинарах Пермской государственной архитектурно - строительной академии (г. Пермь, 2004 г.); на семинаре Средневолжского математического общества под руководством проф. Е.В.Воскресенского (г. Саранск, 2007 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 18 публикациях, 2 из которых в перечне ВАК. Получено 2 патента: устройство для определения сопротивления щебеночного основания срезу (Патент РФ № 2289654) и способ укрепления основания автомобильных дорог (Патент РФ № 2323292).

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК.

• Бинарные оценки эффективности технических решений. / Б.М. Люпаев, Ю.Б. Потапов, Ю.М. Борисов, Ю.А. Полетаев. // Вестник Воронежского государственного технического университета. Воронеж: 2008 г. Том №3, стр. 57-60.

• Оценка оптимальности технических решений. / Ю.А. Полетаев. // Вестник Московского автомобильно-дорожного института государственного технического университета. Москва: 2008 г. Выпуск 3(14), стр.66-70.

В других изданиях.

• Оптимизация структуры щебеночно-песчаных смесей. / Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А., Луконин А.Ю. // Строительные материалы. Москва: 2007. -№ 5- С.ЗЗ.

• Об оценке прогресса в технике. / Люпаев Б.М., Салихов P.A., Полетаева Ю.А., Купцов А.Г., Ковыркин В.Н. // Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2003г. — С. 447-451.

• Применение нового композиционного материала - КББ в строительстве автодорог. / Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А., Луконин А.Ю. // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации фундаментов, мостов и автомобильных дорог. Механизация строительства. Охрана окружающей седы. Пермь: Изд-во Пермского Гос. тех. ун-та, - 2004г. - С. 56-58.

• Исследование и внедрение в дорожном строительстве каркасных бесцементных бетонов. / Люпаев Б.М., Салихов P.A., Митина Е.А, Содомская

Ю.Ю., Полетаев Ю.А. // Роль науки и инновации в развитии хозяйственного комплекса региона. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, — 2004, - С.158-161.

• Испытание структурообразованных материалов, используемых в дорожном основании. / Полетаев Ю.А., Луконин А.Ю. // Образование, наука, производство. Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г.Шухова, - 2004 г. - С. 65.

• Экспериментальное применение КББ в дорожном строительстве. / Полетаев Ю.А., Люпаев Б.М. // Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2004. - С. 503-507.

• Испытание каркасного бесцементного бетона на сдвиг. / Полетаев Ю.А., Луконин А.Ю., Люпаев Б.М. // Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2004 г. - С. 500-503.

• Исследования просыпаемости песка через щебень разных фракций. / Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А. // Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2005 г. - С. 257-259.

• Экспериментальное применение КББ в дорожном строительстве. / ( Полетаев Ю.А., Люпаев Б.М., Ликомаскин A.A., Пивкин П.И. // Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2005 г.- С. 634-637.

• Как используется КББ в дорожном строительстве и что это такое? / Полетаев Ю.А., Луконин А.Ю., Ямашкин A.B., Люпаев Б.М., // Наука и инновации в Республике Мордовия. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2005 г. - С. 550-554.

• Применение нового композиционного материала - КББ (каркасного бесцементного бетона) в строительстве автомобильных дорог. / Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А., Ямашкин A.B. // Естественно — технические исследования: теория, методы, практика. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, - 2005 г.-С.87-92.

• О каркасных бесцементных бетонах (КББ). / Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А. // Город и экологическая реконструкция жилищно - коммунального комплекса XXI века. Москва - 2006 г. - С. 364-365.

• Экономико-математические методы в строительстве. /Б.М. Люпа-ев, Ю.В. Юркин, М.Е. Бажанова, A.B. Матросов, C.B. Гарина, Ю.А. Полетаев. // Методические указания. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006. - 36 с.

• Сравнительное исследование свойств КББ, щебня и щебеночно -песчаной смеси при воздействии сдвиговых нагрузок. / Полетаев Ю.А., Лю-паев Б.М., Ликомаскин А.И. // Материалы XI научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета имени Н.П.Огарева. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006 г. - С.41-42.

• Анализ применения количественных методов при оптимизации структур строительных материалов. / Полетаев Ю.А. // Средневолжское математическое общество. Саранск: 2007 г, препринт №103.

• Оптимизация структуры керамзитного материала. / Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А. // Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2009 г. - С.257-259.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, разбитых на параграфы, общих выводов, заключения, библиографического списка. Объем диссертации 196 - страниц. Работа включает 67 рисунков и 11 таблиц. Библиографический список содержит 136 наименований. Диссертационная работа выполнена на кафедре "Автомобильные дороги и специальные инженерные сооружения" и "Дифференциальных уравнений" Мордовского государственного университета имени Н.П.Огарева.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

1. Показана возможность эффективного применения комплекса программ, включающих качественные и количественные методы оценки: оптимальности структуры и соотношений компонентов в материале, позволяющий получить высокопрочный щебеночно-песчаный каркасный материал (ЩПК материал).

2. В качественном методе оценки оптимальности параметров материала эффективно использовались общие критерии: универсальность, актуальность, модность, красота структуры материала и частные критерии: однородность, максимальная плотность, минимум неоднородностей и вяжущего в материале.

3. Для использовании количественных методов оценки оптимальности соотношений компонентов в материалах разработаны целевые функции для щебеночного и ЩПК материалов. В качестве переменных параметров использовать крупность щебня от 10 до 70 мм, усилия на материалы при его

21 2 укатке от 1 до 3 кг/см и прижим 0,25-1 кг/см при испытании материала.

4. В качестве количественных критериев оптимальности использовалось сопротивления щебня и ЩПК материалов сдвигу и сжатию.

5. Целевые функции для количественного анализа щебня и ЩПК материалов получены по результатам математического планирования 27 экспериментов.

6. Разработана сдвиговая установка и методика определения прочности на сдвиг крупнообломочных материалов с учетом заданного обжатия до испытаний и прижима в момент испытания (патент [61]).

7. По разработанным рекомендациям в течение 5 лет проходят успешные производственные испытания ЩПК материал на дорогах разного класса в Мордовии.

8. Экономический эффект от использования ЩПК материала связан с возможностью уменьшения: толщины асфальтобетона с 12-15 см до

8-10 см; эксплуатационных расходов (срока службы ЩПК материала дольше, чем щебеночных оснований); затрат на обеспечение ровности асфальтобетона; потерь от ДТП.

9. Доказана возможность использования низкомарочного щебня в основаниях дорог и других объектов.

1. A.c. 1477840 М.кл. Е 02 D 8/12. Композиция для устройства дорожного основания/Любацкая О .Я., Сасько Н.Ф., Любацкий В.Б., Ники-тенко В.И. Б.И., 1989. -№ 17.

2. A.c. 1502704 СССР М. кл. Е02 D3/12. Способ укрепления грунта //Н.Р. Сасько, В.П. Любацкий, В.И. Никитенко, О.Я. Любацкая. -Опубл. ВБ.И. №31, 1989.

3. A.c. № 1520043. СССР. М. кл. С 04 В 26/26. Способ приготовления черного щебня/Салихов М.Г., Васильев В.В., Смоленцева В.Е. и др. -Б.И., 1989.-№41.

4. Архангельский А.Я. Приемы программирования в Delphi. Программирование в Delphi 7. М.: ООО «Бином - Пресс», 2003 г. - 784 с.

5. Ахназарова Л.С., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. —М: Высш. Шк.1985. — 327 с.

6. Бабков В.Ф. Мак-Адам и его система строительства и ремонта дорог/Яр. МАДИ. 1979. Вып. 163.

7. В.Ф.Бабков. Развитие техники дорожного строительства. М.: Транспорт, 1988. 272 с.

8. Багибеков Я. Укрепление грунтов известью в районах жаркого кли-мата//Автомобильные дороги, 1990 № 12 - С. 19.

9. Белоусов Б. Новый подход к старой проблеме // Автомобильные дороги, 2000 № 2 - С. 14-15.

10. Безрук В.М.Укрепление грунтов в дорожном и аэродромном строительстве—М: Транспорт , 1975-247 с.

11. Безрук В.М., Князкж К.А. Устройство цементогрунтовых оснований и покрытий. Автотрансиздат, 1956.

12. Безрук В.М. Методы укрепления грунтов в дорожном строительстве США. Изд-во Оргтрансстроя Минтрансстроя СССР, 1961.

13. Безрук В.M. Теоретические основы укрепления грунтов цементами. -Автотрансиздат, 1956.

14. М.Безрук В.М., Ястребова JI.H., Любимова Т.Ю. Современные методы строительства дорожных оснований и покрытий из грунтов, укрепленных цементом, известью, битумом, дегтем Автотрансиздат, 1960.

15. Безрук В.М., Еленович A.C. Дорожные одежды из укрепленных грунтов М:Высш. шк., 1969.

16. Борисенко A.A., Выротемский В.К., Любацкий В.П. и др. Материал на основе обожженных углеотходов//Автомобильные дороги, 1991. -№6.-С. 20-21.

17. Борисова Е.Г. Теоретические основы цементации грунтов известью// Грунтоведение Изд-во МГУ, 1953 - кн.З.

18. Васильев. О средствах, способствующих связи щебня в шоссе// Журнал Главного управления путей сообщения и публичных зданий. 1860. Т. 32.

19. Воробьев Н.Е. Краткое руководство для укатки дорог. М.: Гостранс-издат, 1932.

20. Волженский A.B., Стамбулко В.И., Ферронская A.B. Гипсоцемнтно-пуццолановые вяжущие, бетоны и изделия М: Стройиздат, 1971 -318с.

21. Гарина C.B. Решение задачи оптимизации параметров строительных конструкций // Методы возмущений в гомологической алгебре и динамика систем: Межвуз. Сб. науч. Тр. — Саранск: Издат. Морд. Унта, 2004.-С. 129-135.

22. Головачев Е. Об устройстве земских дорог и отношении их к железным путям для развития производительности России. Киев: Тип. Да-виденко,1870.

23. Гельфер A.A. Укатка шоссейных дорог. Спб.: Изд. Риккера, 1903.

24. Гельфер A.A. Очерк развития дорожного и мостостроительного дела в ведомстве путей сообщения. Спб.: Изд Управление внутренних водных путей и шоссейных дорог, 1911.

25. Гергардт И.С. Четвертое прибавление о строении дорог и особливо о больших и торговых дорогах// Тр. Вольного экон. о-ва, 1803. Т.55.

26. Дагаев Б.И. Основания дорожных одежд из малопрочных известняков. -М.: Транспорт, 1988. 69 с.

27. Дагаев Б.И. Использование местных строительных материалов в дорожных одеждах//Автомобильные дороги, 1994. № 1. - С. 17-18.

28. Дагаев Б.И. Использование местных строительных материалов в дорожных одеждах//Автомобильные дороги, 1994. № 1. - С. 17-18.

29. Дагаев Б.И. Упрочнение слабых дорожно-строительных мате-риалов//Транспортное строительство, 1994. № 2. - С. 12-14.

30. Егоров И.В. Использование молотой негашеной извести для строительства оснований и покрытий из легких глинистых грунтов Ленинград, 1962.

31. Желанова Н.В., Васильева Т.И. Применение сточных вод от производства эпоксидных смол при укреплении грунтов минеральными вяжущими материалами// Вопросы проектирования и строительства автомобильных дорог. -М. 1993. С. 117-127.

32. Иерусалимская М.Ф. Гидрофобная известь и ее применение при строительстве дорожных одежд/Союздормин Изд-во Союздормин, 1966 - вып. 14.

33. Исаев B.C., Кутилин Е.И. Пути замены прочных каменных материалов в без каменных районах//Автомобильные дороги, 1971. № 1. -С. 18-20.

34. Кириенко В.А. Применение местных материалов при строительстве внутри хозяйственных дорог сельскохозяйственного назначения// Применение местных материалов и отходов промышленных производств в дорожном строительстве JT: ЛИСИ, 1986 - С. 39-44.

35. Кнатько В.M., Беглецов B.B. Совмещенные битумные эмульсии как высокоэффективные вяжущие для укрепления грунтов и минеральных смесей, содержащих глинистые фракции/ТМатериалы VI Всесоюзного совещания по закреплению и уплотнению грунтов МГУ, 1968.

36. Князюк К.А. Применение грунтов в строительстве дорожных покрытий и оснований Автотрансиздат, 1961.

37. Кострико М.Т Современные состояния проблемы гидрофобизации грунтов в инженерно строительных целях//Вопросы инженерной геологии и грунтоведения - Изд-во МГУ, 1963.

38. Кострико М.Т. Вопросы теории гидрофобизации грунтов. JI, 1957.

39. Кудрявцев A.A. Легкие бетоны и конструкции из них в ПНР//Бетон и железобетон, 1976. № 12. - С. 37-38.

40. Линцер A.B. Укрепление грунтов в условиях сибирской туманности для покрытий облегченного типа/Труды Союздорнии Изд-во Союз-дорнии, 1965 - вып. 5.

41. Луканина Т.М. Исследования по применению улучшенных карба-мидных смол для укрепления грунтов/ Труды Союздорнии изд - во Союздорнии, 1965 - вып. 5.

42. Люпаев Б.М., Лаптев Г.А., Лаптев В.Г. "Красота и оптимальность в технике". Новое в строительном материаловедении. МИИТ, г. Москва, 1997 г.

43. Люпаев Б.М., Щенников В.Н., Гарина C.B. "Решение задачи оптимизации параметров монолитного железобетонного перекрытия"/ 19 изд. Средневолжского математического общества. Саранск: Изд-во Мордов. Ун-та, 2006., 19 С.

44. Люпаев Б.М., Потапов Ю.Б. "О качественных оценках рисков в строительстве". Оценка риска и безопасность строительных конструкции. г. Воронеж, 2006 г.

45. Люпаев Б.М., Салихов P.A., Полетаева Ю.А., Купцов А.Г., Ковыр-кин В.Н. "Об оценке прогресса в технике". Актуальные вопросы строительства.- Саранск: Изд-во Мордов. Ун-та, 2003. с. 447-451.

46. Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А., "Исследования просыпаемости песка через щебень разных фракций". Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд. Мордов. Ун-та, 2005. С.257-259.

47. Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А., "О каркасных бесцементных бетонах (КББ)". Город и экологическая реконструкция жилищно — коммунального комплекса XXI века. Москва. 2006. С.364-365.

48. Люпаев Б.М., Гарина C.B. Окачественной оптимизации расчета железобетонных элементов//Долговечность строительных материалов и конструкций: Матер. Науч.-практ. конф. Мордовского госуниверситета.- Саранск, 2000. С.148-151.

49. Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А., Луконин А.Ю. Оптимизация структуры щебеночно песчаных смесей. // Строительные материалы. Москва: 2007.-№ 5- С.ЗЗ.

50. Люпаев Б.М., Потапов Ю.Б., Борисов Ю.М., Полетаев Ю.А. Бинарные оценки эффективности решений. // Вестник воронежского государственного технического университета. Воронеж: 2008 г. Том 4 №3.

51. Морозов С.С. Опыт придания некоторым грунтам прочности и водостойкости добавкам портландцемента./ Грунтоведение Изд-во МГУ, 1960-кн. 3.

52. Николаев A.A. XVI Международный дорожный конгресс. //Автомобильные дороги, 1979. № 12. - С. 23-25.

53. Никольский А. "Очерк современной постановки шоссейно-дорожного дела во Франции". Спб.: Управления водных путей и шоссейных дорог, 1904.

54. Носова В.П. Методические указания по применению геосинтетических материалов в дорожном строительстве. -М.:МАДИ.2001. с. 1100

55. Патент РФ № 276314 ГДР, М. кл. Е 01 С 13/00. Tragschicht far Werkchsflachen/Hiller Wolfgang, Schroder Manfred. -Опубл. 21.02.90.

56. Патент РФ № 2057831. Способ укрепления основания преимущественно автомобильных дорог/Краснов A.M., Пересада B.C., Панков А.Ф., Пересада Ю.В., Краснов A.A. Б.И., 1996. - №10.

57. Патент РФ № 2289654. Устройство для определения сопротивления щебеночного основания срезу. / Полетаев Ю.А., Люпаев Б.М. 22.07.08.

58. Патент РФ № 2323292. Способ укрепления основания автомобильных дорог. / Люпаев Б.М. Полетаев Ю.А. 12.07.08.

59. Полетаев Ю.А., Луконин А.Ю. "Испытание структурообразованных материалов, используемых в дорожном основании". Образование, наука, производство. Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г.Шухова, 2004. С. 65.

60. Полетаев Ю.А., Люпаев Б.М., "Экспериментальное применение КББ в дорожном строительстве". Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд-во Мордов. Ун-та 2004. С. 503-507.

61. Полетаев Ю.А.Луконин А.Ю. Люпаев Б.М., "Испытание каркасного бесцементного бетона на сдвиг". Актуальные вопросы строительства". Саранск: Изд-во Мордов. Ун-та 2004. С. 500-503.

62. Полетаев Ю.А., Люпаев Б.М., Ликомаскин A.A., Пивкин П.И. "Экспериментальное применение КББ в дорожном строительстве". Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд. Мордов. Ун-та, 2005.-С.634-637.

63. Полетаев Ю.А., Луконин А.Ю., Ямашкин A.B., Люпаев Б.М., "Как используется КББ в дорожном строительстве и что это такое?". Наука и инновации в Республике Мордовия. — Саранск: Изд. Мордов. Ун-та, 2005. С.550-554.

64. Петровского В.А. "Витрувий М. П. Десять книг об архитекту-ре'ТПер. М.: Изд. Акад. архит., 1936.

65. Романов С.И., Силюченко В.А., Малачевский В.В., Волошенко Л.П. Выбор способа укреплений отсева известняка//Автомобильные дороги, 1989.-№ 12.-С. 16-17.

66. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение. Учебное пособие для строит, спец. вузов, изд.2; Высшая школа, 2004 г.

67. Салихов М. Черный щебень на основе малопрочного щебня // Строй—инфо, 2000 №4.

68. Самойлов В.Г. Явления торможения процессов нарастания прочности некоторых цементогрунтовых смесей// Вестник МГУ — 1951 — № 8.

69. Славуцкий А.К., Некрасов В.К., Ромаданов Г.А. и др: Автомобильные дороги: одежды из местных материалов/ Под ред. А.К.Славуцкого. М.: Транспорт, 1987.-255с.

70. Смирнов Ю.Н. Исследование возможности укрепления мелкозернистых песков составленным вяжущим на основе гипса. ЛИСИ, 1984 -9 с.

71. Соломатов В.И., Полимерцементные бетоны и пластобетоны. — М.: Стройиздат, 1967.

72. Селяев В.П., Низина Т.А., Лазерев А.Л. Статистические методы планирования и анализа эксперимента в строительстве. Саранск: Изд-во Мордов. Ун-та, 2004. - 149 с.

73. Степанец В.Г. Опыт эксплуатации дорожных одежд с основаниями из грунтов, укрепленных шлакощелочным вяжущим//Эксплуатация автомобильных дорог. Омск, 1989. - С. 115-123.

74. Страбон. География в 17 книгах. М: Наука, 1964.

75. Сухоруков Ю.М. Пористые каменные дорожно-строительные материалы. М.транспорт, 1984. - 143 с.

76. Суханов С.В., Тимофеева И.Б., Бушин А.Е. Применение кремний органических соединений для улучшения свойств каменных мате-риалов//Повышение качества и надежности строительства и эксплуатации автомобильных дорог. М., 1988.-С. 56-60.

77. Технические правила по постройке и ремонту щебеночных шоссе. JL: Гострансиздат, 1933.

78. Труды союздорнии. Вып. 194.-М., 1997г.

79. Иерусалимская М.Ф., Барам М.Е. Укрепление несвязных грунтов битумными эмульсиями//Труды Союздорнии Изд-во Союздорнии, 1968 - вып. 24.

80. Фадеев С.С., Джумадилев A.A., Мингазов Ш.П. Опыт строительства оснований из слабопрочных известняков/УПрименение местных материалов и отходов промышленных производств в дорожном строительстве. Л.: ЛИСИ, 1986. -С. 35-39.

81. Филатов М.Н. Основы дорожного грунтоведения. Гострансиздат, 1936.

82. Фурсов С.Г., Рубцова Э.И., Ширшова H.H. Укрепление грунтов комплексными вяжущими с применением универсинов// Вопросы проектирования и строительства автодорог -М, 1998-С.112-116.

83. Фурсов С.Г., Ширшова H.H., Коровченко С.С. Использование кар-бонатно-глинистых шламов в оснований дорожных одежд //Вопросы проектирования и строительства автомобильных дорог. М. 1993. -С. 106-111.

84. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. -М.: Мир,1975. -534.

85. Хьютсон А. Дисперсный анализ. М.: Статистика, 1971.

86. Черкасов И.И., Янни X. М. Стабилизация грунтов дорожных оснований синтетическими смолами с применением новых отвердителей/ VI Всесоюзное совещание по закреплению и уплотнению грунтов -МГУ, 1968.

87. Шестоперов C.B. Долговечность бетона транспортных сооружений — М: Транспорт, 1968.

88. Шейхет И.М., Царев А.Ф. Использование тяжелых лессовых грунтов, укрепленных известково-шлаковым вяжущим // Автомобильные дороги, 1970 №1.

89. Шотт Вольфганг. Исследование теплоизоляционных слоев дорожных одежд//Труды МАДИ, 1975. вып. 94. - С. 39-48.

90. Щенников В.Н., Люпаев Б.М., Гарина C.B. Использование математической модели для оценки оптимальности параметров строительных конструкций. // Вестник Мордовского университета. Саранск: Изд-во Мордов. Ун-та, 2004.-№3-4. -С.135-140.

91. Юдина Л.В., Гедеонов П.П., Турчин В.В., Головко А.И., Гайдай A.B., Юдин A.B. Активированные золошлаковые смеси в основаниях дорожных одежд//Автомобильные дороги, 1993. № 4. - С. 810.

92. Юрченко В.А. Использование нефти для укрепления грунтов в Тюменской области//Труды Тюменского индустриального института -Тюмень, 1969 -вып. 7.

93. Ястребова JI.H., Плотникова И.А. Процессы структурообразо-вания грунтов с битумными эмульсиями и влияние на них природы эмульгатораУ/Труды Союздорнии 1965 - вып. 5.

94. Bergier N. Histoire de grand chemins de Lempire Romaine. Bruxelles: Jean. Leonad, 1728.

95. Birk A. Die Strasse, ihre Verkehrs und beautechnische Entwicklung im Rahmen der Menschenheitsgeschichte. Kurbsbad — Dechowitz.: Adam Kraft Verlag, 1934.

96. Bissada Amir F. Structural response of foamed asphalt sand mixtures in hotenvironments//Transp. Res. Ree. 1987. - № 1115. - P. 134149.

97. Bodenstabilisierung mit kolk //Strasse und Autobahn, 1994-45, № 10C.689.

98. Böhme H. Bemerkung zur Gechechte das Strassenbaues.//50 Jahre Versuchsanstalt für Strassenwesen an der Technischen Hochschule Darmstadt.

99. Bomray J.Y. Les sables-laitier de cehistes ardoisiers SLSA//Laif sider 1993.- 46. - № 76. - P. 63-66.

100. Bullen F., Sucin C., Maximising aggregate sources by use of triple-bleud cements in stabilised pavements//Nat. Conf. Publ/Inst Hub., Austral. 1991. - № 91/14. -P/95-98.

101. Catton M. D. Soil-cement in the United States//Road and Road Construction №434, 1959.

102. Covent-treated Soil mixtures, 10 Reports. Highway Research Record, № 36, Washington, 1963.

103. Deacons В., MathCAD B.2001: Special Directory. СПб" 2002. -832 с.

104. Du sable-laitier en assise de chausee sur route nationale a Cu-neo/Ylait hauts forneaux 1988. - 41. - № 1. - P. 35-37.

105. Eades J.L., Grim R.E. Reaction of Hydrated Lime with Pure clay Minerals in Soil Stabilization HRB. Bull, 262, 1960.

106. Exchaquet H. Dictionnaire de ponts et chausses. Lausanne: Maurer, 1787.

107. Exchaquet H. Dictionnaire des ponts et chausses. Lausanne: Maurer, 1787.

108. Forbes R.J. Notes on the history of ancient roads and their construction. Amsterdam: Noord Hollandische nitgevers Mij, 1934.

109. Freising F. Die Bernsteinstrasse aus der Sicht des Strassentrassiere-ung. Bonn: Kirschbaumverlag, 1977.

110. Funk. Qeschichtliche Entwicklung des Strassenwesen.//Der Strassenbau. 1923. № 10, 11.

111. Fustier P. La route, voies antiques, chemin anciens, chaussees modems. Paris: A. et J. Picard, 1968.

112. Gautier H. Traite de la construction des chemins. Paris: Seneuze, 1698.

113. Gautier H. Tractat von der Anlegung und dem Bau der Wege und Stadtstrassen. Neue Aufelage. Leipzig: Christian Hilbsscher, 1773.

114. Harger W. Bonney E. Handbook for highway engineering, vol.1, mc. Grow.—Hill, 1927.

115. Hitzer H. Die Strasse. Vom Tramprlpfad zur Autobahn. Lebensandern von der Urzeit bis Heute. München: Georg GalloweyVerlag, 1971.

116. Jack G. Notes on road. From the roman to motorways.//Roads and Road Construction. 1949, Febr.

117. Jenner H.N. etc. Flexible Pavements, XIII th Road Congress, Question III, Tokyo, 1967.

118. Knaupe W. Einsatz von Betonbruch-Mineralge-mischen als unge-bundete tragschichten//Wiss.Ber.Techn.Hochsch. Leipzig. - 1991. - № 2. -P. 116.

119. Lamprecht H. Opus ceamentitium. Bautechnik der Romer. Dusseldorf.: Beton Verlag. 1985.

120. Luder Ch. Vollständiger Innbegriff aller bei dem Strassenbau vorkommenden Fallen sammt einer Vorausgesetzten Weeg—Geschichte und einem Verzeichnis der unentbehrlichen Weeg—Gesetze. Frankfurt am Maine: Garbe, 1779.

121. Lyupaev B., Potapov Y., Garin S. "About Qualitative standards of risks in construction". Scientific Israel — technological advantages. Vol.8. 2006., No. 1,2.

122. MacAdam J.L. Remarks on the prevent system of road making. Seventh edition. London: Longman, Hurst and Rees. 1823.

123. Margary I. Roman roads in Britain.— London.: Phonix House. 1955. Vol. 1; 1957. Vol 2.

124. Montagnon M. Flexocim: plus dornierage, plus defissuration//Route actual. -1993.-№20.-P. 12-14.

125. Mulheron M., OMahony M.M. Properties and performance of recycled ag-gregates//Highways and Transp. 1990. - 31, № 2. - P. 35-37.

126. Roussel B. Utilisation des laitiers prebroyes de Lorriane et de fos-surmer//Lait hauts fourneaux. 1990. - 43. - № 2. - P. 15-21.

127. Rudmill, lime beat short work season on highway lab//Constr. Equipment, 1975.-5l.-№2.-C. 69-70.

128. Telford T. Life of Thomas Telford, civil engineer, witten by himself. Containing a descriptive narrative of his professional labour. With a folio atlas of copper plates. London.: John Pickman, 1838.

129. Wessel H., Kammerer E. Bodenverfestigung mit Spezialzement// Strasse und Autobahn, 19, № 11-1968.