автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Моделирование структуры, оптимизации состава и разработка технологии получения щебеночно-песчанного каркасного (ЩПК) материала

На правах рукописи

ПОЛЕТАЕВ Юрий Алексеевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЩЕБЕНОЧНО-ПЕСЧАННОГО КАРКАСНОГО (ЩПК) МАТЕРИАЛА

05.13.18. - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ООЗОВ4ЭЭ5

САРАНСК 2007

003064935

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: ГОС УКС Республики Мордовия

Защита состоится 26 сентября 2007 г. в 15 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета по защите кандидатских диссертаций КМ 212.117.07 при Мордовском государственном университете имени Н.П.Огарева по адресу: 43000 г. Саранск, ул. Большевистская, 68, ауд. 225 (корп. 1).

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

Автореферат разослан 24 августа 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат физико-математических наук

Л.А.Сухарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Вопросы математического обоснованного повышения долговечности дорог и снижения эксплуатационных затрат на их содержание всегда являлся актуальным для дорожников. Создание методов оптимизации структуры строительных материалов, обеспечивающих улучшение фпзико - механических и эксплуатационных показателей, с-ижение материалоемкости и трудоемкости их изготовление - важная задача в области разработки программ применимых в строительном материаловедении.

Одним из путей повышения экономичности и ускорения строительства оснований дорожных одежд и повышающих срок эксплуатации является разработка методов оптимального поиска строительных материалов для массового применения. В число важнейших направлений теории оптимизации входит обоснование методологических принципов существования и точности решений задач оптимальности типовых и индивидуальных решений.

Задачи такого вида включают в себя поиск методов для оценки оптимальных таких физических переменных материалов как размер фракции щебня, песка, влажность компонентов, плотность материала. С другой стороны, они должны включать в себя и экономические законы, регулирующие меру расхода и соотношение компонентов, необходимых для данного материала (стоимости материалов, услуг, эксплуатационные затраты на содержание, ремонт, скорости строительства).

Наиболее интенсивно такие исследования материалов начались в 50-х годах. Вопросам оптимального проектирования материала посвящены многочисленные исследования отечественных и зарубежных авторов. Одним из преобладающих направлений в области оптимизации физико - механических свойств материала являлось использовании добавок портландцемента, извести, битумов, дегтей, синтетических высокомолекулярных реагентов и других химических реагентов. Существенным недостатком многих работ является высокая стоимость компонентов, влияние на окружающую среду и сложность для математического представления.

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

Данная работа посвящена моделированию структуры, оптимизации составов и разработке технологии получения щебеночно - песчаного каркасного (ЩПК) материала.

Цель диссертационной работы

Цель работы заключается в научном обосновании приемов и методов оптимизации составов строительных материалов 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 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 материалах, получить целевые функции для щебеночного и ЩПК материалов. В качестве переменных параметров использовать крупность щебня от 10 до 70 мм, усилия на материалы при его укатке от 1 до 3 кг/см2 и прижим 0,25-1 кг/см2 при испытании материала.

• В качестве количественных критериев оптимальности использовать сопротивления щебня и ЩПК материалов сдвигу и сжатию.

• Внедрение в практику строительства материалов 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.

Научная новизна

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

• Разработан комплексный метод оценки сдвиговых прочностных свойств строительных щебеночно-песчаных материалов при разных 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 основных составляющих компонентов.

• Доказана возможность использования щебня низкой прочности при длительных циклических нагрузках в условиях замораживания и оттаивания.

Практическая значимость работы

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

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

• 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.

• 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», «Экономике -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 (Пермь, 2004), на семинаре Средневолжского математического общества под руководством проф. Е.В.Воскресенского (г. Саранск, 2007г.)

Публикации

Основные результаты диссертационной работы отражены в 13 публикациях, список которых приведен в конце автореферата, 1 из которых в перечне ВАК. Получен патент на сдвиговую установку (Патент РФ № 2289654) и патентуется технология строительства основания из ЩПК материала.

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 исследования, 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 оснований. Обзор содержит основные этапы и направления развития каркасной технологии, 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.

Определены модели для оптимального поиска строительных материалов -выбраны методы оптимизации составов, отвечающих требованиям

проектирования и изготовления по различным характеристикам, определяющим свойства материалов.

Во второй главе сформулированы цель и задачи исследования. Комплексная постановка задач оценки оптимальности строительного материала учитывающая: стоимости материалов, изготовления оснований и эксплуатационные расходы. Приводится описание материалов, используемых для получения экспериментальных данных, 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 истодов оценки. С целью получения различных механических свойств материалов (при сжатии, вдавливании штампов, сдвигах и др.). Исследования проводились применительно к сыпучим обломочным материалам разных составов. Полученные опытные данные, а так же данные других авторов, послужили основой для обработки и тестирования методики оптимизации составов строительного материала ЩПК с применением математических методов.

В третьей главе представлен анализ и оптимизация переменных параметров состава в щебеночно - песчаном каркасном (ЩПК) материале с помощью качественных методов оценки оптимальности [14].

Для определения эффективности технического решения (ЩПК), используют бинарные качественные оценки: 1) актуальность; 2) универсальность; 3) модность; 4) красота решения. И частные оценки 5-9.

1) Решение может быть актуальным или нет. Под актуальностью будем считать, что назрела политическая, социальная, техническая, экономическая или другая необходимость применения рассматриваемого решения. Оценка по данному критерию бинарная - да или нет.

Применение в основаниях автодорог ЩПК отвечает качественной оценке да - актуально.

2) Универсальность решения это возможность его использования в различных областях техники. Оценка и по этому критерию тоже бинарная -широко применяется - да.

По применению отметим, что ЩПК применяется в автодорогах всех классов, пригодно для конструкций полов, в сплошных и ленточных фундаментах. Это техническое решение отвечает качественной оценке по универсальности широкого применения.

3) Модность решения это повышенный спрос на материалы, изделия, конструкции архитектурно - строительную конструкцию. Применение этой оценки связано с удовлетворением престижных экологических, социальных и других потребностей общества. Оценка модности решения бинарная - нравится -да.

Использование ЩПК привлекает к себе внимание. Так уплотнение высокопрочного щебеночного основания без заполнения пустот песком трудоемко. При использовании щебня прочностью 30 - 50 мПа в ЩПК позволяет не ограничивать технологические нагрузки на основание. Во время эксплуатации автодороги снижается влияние термоциклов на прочностные и деформативные свойства щебня. Все это повышает спрос на рассматриваемое решение. Оно становится модным и привлекает все больше внимание строительных организаций и учреждений.

4) Более сложная оценка по красоте решения. Эта оценка характеризует насколько решение продолжительно и успешно использовалась на практике. Материалы камень, дерево, балка, коттедж и так далее нравится нам почти на генетическом уровне. Тысячи поколений людей совершенствовали изготовление и применение этих технических решений. Решение оценивается тоже бинарно -приемлемо - да.

5) Равномерность распределения фракций в материале.

В ЩПК щебень и песок полностью заполняет материал.

6) Минимум вредных дефектов в материале.

Укатка материала для уменьшения пустот.

7) Максимальная плотность заполняющего компонента в материале.

Образовавшиеся пустоты в щебеночном каркасе заполнены песком.

8) Непрерывность пространственной сетки вещества в материале.

Щебень создает непрерывный каркас.

9) Минимальное количество вяжущего вещества в материале.

Полное его отсутствие.

Отдельные элементы конструкции основания проверены временем. Использование песка для расклинцовки булыжных мостовых, щебеночные основания, техника уплотнения оснований, обеспечение сцепления щебня с асфальтобетонным покрытием. Все это говорит о том, что долговечность оснований из ЩПК будет не меньше, чем у булыжных дорог. Основной их недостаток связан с неравномерной осадкой грунтовых оснований. Для ЩПК это не менее значимо, так как при восстановлении слоя износа регулируется ровность полотна автодорог. Использование ЩПК в основаниях автодорог отвечает качественной оценке по красоте решения.

Качественная оптимизация переменных составляющих, щебня и песка, в дорожно-строительном материале. Определение соотношения объема компонентов в составе ЩПК. Щебень разных фракций просыпался песком, и подсчитывалось объемное соотношение составляющих [6].

Для визуального наблюдения данного испытания используется прозрачный цилиндр, высотой 30 см.

Фракция щебня 5 мм. Щебень засыпается в прозрачный цилиндр и засыпается песком, песок проходит на 0,5 - 1 см. Щебень данной фракции нельзя использовать из-за трудной просыпаемости песком.

Фракция щебня 10 мм. Просыпка песка происходит медленно на глубину 710 см. Для качественного просыпания необходимо механическое воздействие, а именно вибрирование и постукивание. При этом заполнение пустот происходило частично. По этому для лучшей просыпки песком, щебень должен укладывается толщиной 8-10 см.

Вес щебня 2 кг, вес песка 1,2 кг. Что составляет: песок 37% от веса ЩПК или 40% объемного заполнения.

Фракция щебня 20 мм. Просыпка происходила интенсивно по всей высоте цилиндра - 30 см, механическое воздействие потребовалось. Допустима уклада основания слоями 20 - 25 см.

Вес щебня 2,1кг, вес песка 1,24 кг высота13 см. Что составляет: песок 37% от веса ЩПК или 43% от его объемного заполнения.

Фракция 40 мм. Просыпка происходит интенсивно и полностью.

Вес щебня 2,1 кг, вес песка 1,3 кг. Что составляет: песок 38% от веса ЩПК или 48% объемного заполнения. Механическое воздействие не потребовалось.

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 произвели оценку по количественным критериям прочности щебня и ЩПК при воздействии сжимающих нагрузок [3]. Технология проведения эксперимента заключалась в выполнении следующих действий: в цилиндр (О11=12,5 см, 022=11,5 см и Н=15 см) засыпался щебень определенных фракций (10-20 мм, 20-40 мм, 40-70 мм), затем если это ЩПК засыпался песок, и производилось обжатие материала 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 это пространство наблюдалось. В третьем случае имелись огромные пустые полости. В целом щебень (марки 300) имел многочисленные повреждения. Данная методика испытаний показала, что на несущую способность ЩПК материала влияет плотность конструкции. Важным является то, что в данном материале она достигается без лишних эксплуатационных затрат.

В работе материалов огромное значение имеет количественный критерий прочности на сдвиг. Для изучения работы материалов в данном направлении используются две сдвиговые установки. На первой установке ПСГ-2М испытывают материал, в котором максимальная крупность щебня до 20 мм. На

второй установке испытывают материал, крупность которого до 70 мм. Для приближения результатов к реальным условиям работы испытания производились при наличии обжимных и прижимных нагрузок, которые соответствуют нагрузкам от уплотняющей техники и от эксплуатации транспорта.

Исследования на сдвиг проводились на приборе ПСГ-2М при прижимной нагрузке, соответствующей легковому автомобилю рис. 1. В ЩПК использовался щебень М 300 фракции 5,10 и 20 мм [10].

По полученным данным выявим оптимальную крупность.

22,5-----------;-------------------------, .......

У 20,0

™ 17,5

СО

а 15,0

I 12,5

| 10,0 § 7,5 § 5,0

0

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 - ЩПК без песка (щебень фр. 20 мм).

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

Для получения более точных результатов при испытании ЩПК на сдвиг была разработана и запатентована сдвиговая установка. Она позволяет испытывать ЩПК 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 подвергается обжимающим нагрузкам 200, 400 и 600 кг соответствующей нагрузкам от катков 5, 10, 15 т и прижимающим нагрузкам 50, 100 и 200 кг соответствующим нагрузкам от различного эксплуатационного транспорта, включая и грузового. Универсальность так же заключается в возможности устройства использования его в двух плоскостях среза [1,13].

Ысдв

О

д=[ЛЗ=я=|]

Прижимающая нагрузка, кгс.

Ыприж

t Плоскость среза А

№дв/2 Т№дв/2

Рис. 2. Устройство для определения сопротивления сдвигу при наличии сдвигающей нагрузки (1ЧПриж).

Испытание на сдвиг ЩПК со щебнеь фракции 40-70 мм, МЗОО.

0 9000 80007000-

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 показали, что ЩПК значительно превышает по прочностным показателям работы на сдвиг щебень, уложенного обычным способом. Крупность фракции и наличие внешних нагрузок так же повышает прочность материала. В целом технология укладки ЩПК проста и удобна.

В пятой главе представлен анализ и применение количественных методов оценки оптимальности структуры строительных материалов. Изложена математическая постановка задачи с описанием методов нелинейного программирования с ограничениями на независимые переменные [14].

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

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

f (x) = f (х,,......х„). (1)

считается, что функция f(x) задана на выпуклом компакте KcR" со значениями в пространстве вещественных чисел R1, т.е.

f(x):K->R.

Здесь Xi,......хп — параметры используемых материалов.

Задача состояла в нахождении максимума функции f(x), где хб 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,..., хп, составляется алгебраическая система

3F(x,,...,xn)/axk = 0,k= Цп. (2)

2. Находится решение системы (2), т.е. определяется точка Хо=(хю,.....,хп0).

3. Составляется система дифференциальных уравнений потенциального типа

dxj/dt =-9F(Xj,...,xn)/9xj;

(3)

dxn/dt =-3F(x1,...,xn)/3xn.

Переменные параметры: Xi - крупность щебня, принимающее значение: 15 мм (-1), 30 мм (0) и 60 мм (+1); Хг - параметры обжимной нагрузки, принимающее значение: 200 кгс (-1), 400 кгс (0), 600 кгс (+1); хз - параметры прижимной нагрузки, принимающее значение: 50 кгс (-1), 100 кгс (0), 200 кгс (+1).

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 следующих этих факторов. Уравнения функции найдено методом математического планирования экспериментов. В качестве матрицы планирования использовали куб третьего порядка, который представляет собой полный факторный эксперимент З3.

При расчете оптимальных параметров строительных материалов отдельные целевые функции для к - го параметра представляются в виде

F(Xk)= F (Хк) + F (х0, к = 1,.. (4)

+

где F(xiO - слагаемые целевой функции, которые с ростом значения хк

возрастают; F(Xk) - слагаемые целевой функции, которые с ростом значения хк убывают.

Уравнение функции, найденное с помощью компьютерной программы, выражается следующим уравнением:

Рщпк=3466+2466*Х,+7 П*Х2+539*Х3+750*Х|2+200*Х1Хг100*Х22+150*Х2Х:г 50*Хз2-41*Х,2Х2-258*Х12Хз-37*Х1Х2Хз+8*Х,Хз2-8*Х22Хз+ 8*Х2Х32-25*Х,2Х22-137*Х,2Х2Хз+25*Х|2Хз2-62*Х,Х22Хз+ 12*Х,Х2Х32+75*Х22Х32

Оптимальность к-го параметра строительных материалов характеризуется коэффициентом эффективности решения

Эк =

F(x к)/ F(x к)

1. п. (5)

Решение оптимальное, если Э=1, при этом F(xk) максимально. При Э<1 оптимум достигается увеличением хк, при Э>1 - уменьшением хк.

Величина хкопт находится по формуле

Хк =^эГ'к = 1""'п' (б)

После расчета хк°"т по формуле (6) необходимо уточнить значение коэффициента Эк по формуле (5).

Данная методика оценки оптимальности параметров строительных материалов включает в себя определение величин А Fk и А Ск

Величина Д Fk характеризует отношение прочности- ЩПК материала, к прочности этих компонентов при оптимальном соотношении:

^ = ^рш: - °-5 <э°'5 + э^ ).к - и. (7)

F(xk )

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

^ЛС/оМ, О-0.5Л ^ (8)

АС k = F(x t) - F(x ?пт) = F(x k)

k k k k 0,5(Эк +Эк )

где Р(Хк)-значение целевой функции в точке с координатами

(х1,...,хк......х„); Р(хкопт) - значение целевой функции в точке с

координатами (х1,...,хк0пт,..., хп).

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

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

для сложных и имеющих много переменных 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.

табл.1.

■ г

Матрица планирования и результаты эксперимента.

№ п/п Матрица планировани я Рабочая матрица ,Средняя сдвйгающа я нагрузка ЩПК, кгс. Средняя сдвигающ ая нагрузка щебня, кгс.

XI Х2 хз № фракци и При обжимной нагрузки, кгс. При прижимной нагрузки, кгс.

1 -1 -1 -1 №1 200 50 900 1100

2 -1 -1 0 №1 200 100 1100 1120

3 -1 -1 1 №1 200 200 1500 1150

4 -1 0 -1 №1 400 50 1500 1120

5 -1 0 №1 400 100 1800 1150

6 -1 0 1 №1 400 200 2000 1170

7 -1 1 -1 №1 600 50 1700 1150

8 -1 1 №1 600 100 2100 1170

9 -1 1 1 №1 600 200 2500 1190

10 0 -1 -1 №2 200 50 2300 1180

И 0 -1 №2 200 100 2700 1220

12 0 -1 1 №2 200 200 3000 1270

13 0 0 -1 №2 400 50 2800 1260

14 0 0 №2 400 100 3500 1300

15 0 0 1 №2 400 200 4000 1340

16 0 1 -1 №2 600 50 3500 _J 1320

17 0 1 №2 600 100 4000 1370

18 0 1 1 №2 600 200 4800 1420

19 1 -1 -1 №3 200 50 5500 1390

20 1 -1 №3 200 100 5700 1430

21 1 -1 1 №3 200 ' 200 6000 1480

22 1 0 -1 №3 400 50 6400 1460

23 1 0 №3 400 100 6600 1500

24 1 0 1 №3 400 200 6900 1540

25 1 1 -1 №3 600 50 7300 1510

26 1 1 0 №3 600 100 7500 1550

27 1 1 1 №3 600 200 7700 1600

После проведения статической обработки результатов эксперимента по общепринятой методике получены уравнения регрессии.

Зависимость средней сдвигающей нагрузки у ЩПК описывается следующим уравнением:

Рщпк=3466+2466-Х1+711-Х2+539-Хз+750-Х12+200-Х1Х2-100-Х22+150-Х2Хз-50-Хз2-41-Х12Х2-258-Х12Хг37-Х,Х2Хз+8-Х1Хз2-8-Х22Хз+8-Х2Хз2-25-Х12Х22-137-Х12Х2Х3+25-Х,2Хз2-62-Х,Х22Хз+12-Х,Х2Хз2+75-Х22Хз2

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

При оптимальном решение, где Э = 1 средняя сдвигающая нагрузка стремится к максимуму.

Переведем уравнение регрессии из вида, где численные значения Х|( Х2, Хз, равные -1, 0, 1, имеют вид натуральных чисел. Для этого каждый множитель уравнения регрессии (5.3.10) делится на соответствующее среднее значение Х|, Х2, Х3, а именно 3, 400, 100.

Уравнение функции, выражающее прочность ЩПК имеет вид: Рщ„к =822 *Х,+1,78*Х2+5,34*Хз+83,3*Х,*Х1+ +О,167*Х1*Х2-О,О00б25*Х2'=Х2+0,00375*Х2*Хз-0,005*Хз*Хз-0,01157*Х1*Х1*Хг-0,287*Х1*Х1*Хз-0,0003125*Х|*Х2*Хз+ +0,000278*Х, *Хз*Хз-0,00000052*Х2*Х2*Хз+ 0,0000021*Х2*Хз*Хз-0,0000174*Х1*Х|*Х2*Х2--0,000382*Х,*Х|*Х2*Хз+0,000278*Х,*Х1*Хз*Хз-0,0000013*Х|* *Х2*Х2*Хз+0,000001*Х1*Х2*Хз*Хз+0,0000000469*Х2*Х2*Хз*Хэ.

Начальное значение - (1,5;200;50), конечное значение - (6;600;200). Уравнение функции для Х1 выражается следующими уравнениями:

Р(х1)=822ЛХ1+83,3*Х1*Х!+0,1667*Х1*Х2+ +0,000278*Х)*Хз,гХз+0)000278*Х1*Х1*Хз*Хз+0,000001 *Х|*Х2*Хз*Хз.

Р(х1)=-0,0Н57*Х1*Х1*Х2-0)287*Х1*Х,*Х3-0,0003125*Х1* *Х2*Хз-0,0000174*Х1^Х2*Х%0,000382*Х,*Х1*Х2*Х3--0,0000013*Х, *Х2 *Х2*Хз.

\У (х,)= 822*Х,+83,3*2*Х,*Х1+0,167*Х1*Х2+ +0,000278*Х,*Хз*Хз+0,000278*2*Х1*Х,*Хз*Хз+0,000001* *Х,*Х2*Х3*Хз.

\У(х1)=-0,01157*2*Х1*Х,*Х2-0,287*2*Х1*Х1*Х3--0,0003125*Х1*Х;*Хз-0,0000174*2*Х1*Х1*Х2*Х2-0,000382*2*Х|* *Х,*Х2*Х3-0,0000013*Х, *Х2*Х2*Х3.

При начальном значении (] ,5;200;50).

Э,= Л\' (х,)ЛУ (х¡)= 1663,28/-60,156=-27,б.

При конечном значении (6;600;200).

Э,= \У (х,)ЛУ (х|)=12550/-2120,8=-5,92.

Для Х2 уравнение функции:

£ (х2)= 1,78*Х2+0,1667*Х, *Х2+0,00375*Х2*Х3+0,0000021 *Х2*Х3*Х3+ 0,0000 01*Х,*Х2*Хз*Х3+0,0000000469*Х2*Х2*Х3*Хз.

Р(х2)=-0,000625*Х2*Х2-0,01157*Х,*Х1*Х2-0.000312*Х1*Х2*Хз--0,000000521*Х2*Х2*Хз-0,0000174*Х1*Х1*Х2*Х2-0,000382*Х1* *Х, *Х2*Х3-0,0000013*Х, *Х2*Х2*Х3.

^(х2)=1,78*Х2+0,1667*Х1*Х2+0100375*Х2*Хз+0,000002* *Х2*Хз*Хз+0,000001*Х, *Х2*Х3*Х3+0,0000000469*2*Х2*Ху*Х3*Х3.

^(Х2)=-0,000625*2*Х2*ХГ0,01157*Х1*Х1*Х2-0,0003125*Х1* *Х2*Хз-0,000000521*2*Х2*Х2*Хз-0,0000174*2*Х|*Х1*Х2*Х2--0,000382*Х1*Х1*Х2*Хз-0,0000013*2*Х1*Х2*Х2*Хз.

Э2=\У(х2)/^(х2).

Для Хз уравнение функции:

Р(хз)=5,39*Хз+0,00375*Х2*Хз+0,000278*Х1*Хз*Хз +0)0000021*Х2*Хз*Хз+0)000278*Х1*Х1*Хз*Хз+0,000001*Х1*Х2*Хз*Хз+0,0000000 469*Х2*Х2*Х3*Х3.

Р(х3)=-01005*Х3*Хз-0,287*Х1*Х1*Хз-0,0003125*Х1*Х2*Хз--0>000000521*Х2*Х2*Хз-0,000382*Х,*Х1*Х2*Хз-0,0000013*Х1*Х2* *Х2*Х3.

^(хз)=5,389*ХЗ+0,00375*Х2*ХЗ+0,000278*2*Х1*ХЗ*ХЗ +0,0000021*2*Х2*ХЗ*ХЗ+0)000278*2*Х1*Х1*ХЗ*ХЗ+0,000001*2*Х1*Х2*ХЗ*ХЗ+0)0 000000469*2*Х2*Х2*ХЗ*ХЗ.

\У(ХЗ)=-0,005*2*ХЗ*ХЗ-0,287*Х1*Х1*ХЗ-0,0003125*Х,*Х2*ХЗ. -0,000000521 *Х2*Х2*ХЗ-0,000382*Х| *Х, *Х2*Х3-0,0000013*Х, *Х2 *Х2*Х3.

Эз=^(хз)/^(хз).

Значения коэффициентов экономичности представлены в табл. 2.

Оценки оптимальности параметров ЩПК материала.

Таблица 2.

№ п/п Рабочая матрица Средняя сдвигающ ая нагрузка ЩПК, кгс. Теоретич. сдвигающ ая нагрузка ЩПК, кгс Эх, = Эх2 = Эх3=

Крупн. фракци и, см. При обжимной нагрузки, кгс. При прижимно й нагрузки, 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 5.2. п.п. 1 видно, что Э[=16, 32=5,57, Эз=4,31, это значит, что Э|=16 наиболее удален от Э[=1 и что крупность щебня может существенно увеличить прочность при сдвиге ЩПК материала. Действительно прочность возрастает на 1400 кг п.п. 1,10 (2300-900) и на 3200 кг п.п. 10,19 (5500-2300) при последующем увеличении крупности щебня, 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 (1700-900), на 1200 кг п.п. 10,16 (3500-2300) и на 1800 кг п.п. 19,25 (7300-5500) соответственно у ЩПК материалов с крупностью фракций 1,5, 3 и 6 см. Прижимающая нагрузка 50,100 и 200 кгс незначительно увеличивает прочность материала, сдвиговая нагрузка увеличивается на 200 - 400 кгс.

Степень влияния крупности щебня по отношению начального параметра прочности ЩПК материала увеличивается на 4600 кгс, обжатия на 1800 кгс и прижима на 400 кгс. Значения Э1=16, Э2=5,57, Эз=4,31 при учете всех параметров принимают значения Э1=1,37, 32=0,87, Э3=0,85, что ближе к 1, но £1. Из рисунков 5.1. - 5.3. видно, что кривая стремительно возрастает при приближении к 1. Это означает, что ЩПК материал имеет большой запас прочности при увеличении крупности фракции щебня.

Аналогичные исследования проведены для щебня. По общепринятой методике получены уравнения регрессии.

В шестой главе приводится принципиальная технологическая схема изготовления щебеночно - посчаного каркасного материала на основе щебня и песка, а так же обоснована экономическая эффективность его использования. Разработаны технология и состав ЩПК, который внедрен в производства основания автомобильных дорог города Саранска такими организациями: ОАО "Мордовспецстрой" и ООО "Саранскдорстрой" [3,4,5,11].

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 укатке от 1 до 3 кг/см2 и прижим 0,25-1 кг/см2 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 [63]).

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.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК

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

В других изданиях

2. 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.

3. Применение нового композиционного материала - КББ в строительстве автодорог. / Люпаев Б.М., Полетаев Ю.А., Луконин АЛО. // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации фундаментов, мостов и автомобильных дорог. Механизация строительства. Охрана окружающей седы. Пермь: Изд-во Пермского гос. Тех. У нив. - 2004г. - С. 56-58.

4. 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.

5. 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. Мордов. Ун-та, - 2005 г.- С. 87-92.

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

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

8. 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. - С. 65.

9. 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.

10. 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. - С. 500-503.

11. Экспериментальное применение КББ в дорожном строительстве. / Полетаев Ю.А., Люпаеп Е.М., Лнкомаскин A.A., Пивкин П.И. // Актуальные вопросы строительства. Саранск: Изд. Мордов. Ун-та, 2005,- С.634-637.

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

13. 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. Мордов. Ун-та, 2006. - С.41-42.

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

Подписано в печать 14.08.07. Объем 1,25 п. л. Тираж 100 экз. Заказ № 1428. Типография Издательства Мордовского университета 430000, 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 сжатии.

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. Решение практических задач. Оптимизация параметров ЩПК материалов оценочным методом.

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. Вопросы математического обоснованного повышения долговечности дорог и снижения эксплуатационных затрат на их содержание всегда являлся актуальным для дорожников. Создание методов оптимизации структуры строительных материалов, обеспечивающих улучшение физико - механических и эксплуатационных показателей, снижение материалоемкости и трудоемкости их изготовление - важная задача в области разработки программ применимых в строительном материаловедении.

Одним из путей повышения экономичности и ускорения строительства оснований дорожных одежд и повышающих срок эксплуатации является разработка методов оптимального поиска строительных материалов для массового применения. В число важнейших направлений теории оптимизации входит обоснование методологических принципов существования и точности решений задач оптимальности типовых и индивидуальных решений.

Задачи такого вида включают в себя поиск методов для оценки оптимальных таких физических переменных материалов как размер фракции щебня, песка, влажность компонентов, плотность материала. С другой стороны, они должны включать в себя и экономические законы, регулирующие меру расхода и соотношение компонентов, необходимых для данного материала (стоимости материалов, услуг, эксплуатационные затраты на содержание, ремонт, скорости строительства).

Наиболее интенсивно такие исследования материалов начались в 50-х годах. Вопросам оптимального проектирования материала посвящены многочисленные исследования отечественных и зарубежных авторов. Одним из преобладающих направлений в области оптимизации физико -механических свойств материала являлось использовании добавок портландцемента, извести, битумов, дегтей, синтетических высокомолекулярных реагентов и других химических реагентов. Существенным недостатком многих работ является высокая стоимость компонентов, влияние на окружающую среду и сложность для математического представления.

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

Данная работа посвящена моделированию структуры, оптимизации составов и разработке технологии получения щебеночно - песчаного каркасного (ЩПК) материала.

Цель диссертационной работы заключается в научном обосновании приемов и методов оптимизации составов строительных материалов 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 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 материалах, получить целевые функции для щебеночного и ЩПК материалов. В качестве переменных параметров использовать крупность щебня от 10 до 70 мм, усилия на материа

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

• В качестве количественных критериев оптимальности использовать сопротивления щебня и ЩПК материалов сдвигу и сжатию.

• Внедрение в практику строительства материалов 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, реализованных программами системы MathCAD.

Научная новизна.

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

• Разработан комплексный метод оценки сдвиговых прочностных свойств строительных щебеночно-песчаных материалов при разных 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 щебе-ночно - песчаного каркасного (ЩПК) материала с оптимальным составом основных составляющих компонентов.

• Доказана возможность использования щебня низкой прочности при длительных циклических нагрузках в условиях замораживания и оттаивания.

Практическая значимость работы.

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

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

• 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.

• Результаты исследований внедрены в учебном процессе.

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», «Экономико - 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 Атяшевском 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, ПК 10+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.);

Автодорога г.Саранска - Б.Березники на участке 20-24км.от Саранска (за п. Атемар) (ООО "Саранскдорстрой", 2005г.);.

Реконструкция автодороги Рузаевка - Инсар - Ковылкино - Торбеево на участке 15-28 км, ПК -1+50 - ПК 1+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.

Результаты исследований опубликованы в трудах на научно-практических конференций:

• "Об оценке прогресса в технике". Актуальные вопросы строительства (г. Саранск,2003 г.);

Применение нового композиционного материала - КББ в строительстве автодорог". Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации фундаментов, мостов и автомобильных дорог (г. Пермь, 2004 г.);

Испытание структурообразованных материалов, используемых в дорожном основании". Образование, наука, производство (г. Белгород, 2004 г.);

Испытание каркасного бесцементного бетона на сдвиг". Актуальные вопросы строительства" (г.Саранск, 2004 г.); "Экспериментальное применение КББ в дорожном строительстве". Актуальные вопросы строительства. (г.Саранск, 2004 г.); "Исследование и внедрение в дорожном строительстве каркасных бесцементных бетонов" Роль науки и инновации в развитии хозяйственного комплекса региона, (г. Саранск 2004 г.); "Экспериментальное применение КББ в дорожном строительстве" Актуальные вопросы строительства. (г.Саранск 2005 г.); "Применение нового композиционного материала - КББ (каркасного бесцементного бетона) в строительстве автомобильных дорог". Естественно - технические исследования: теория, методы, практика, (г. Саранск 2005 г.);

Как используется КББ в дорожном строительстве и что это такое?". Наука и инновации в Республике Мордовия, (г. Саранск 2005 г.); "Исследования просыпаемости песка через щебень разных фракций". Актуальные вопросы строительства (г. Саранск 2005 г.); "Сравнительное исследование свойств КББ, щебня и щебеночно -песчаной смеси при воздействии сдвиговых нагрузок". Материалы XI научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета имени Н.П.Огарева, (г. Саранск 2006 г);

• "О каркасных бесцементных бетонах (КББ)". Город и экологическая реконструкция жилищно - коммунального комплекса XXI века (г. Москва 2006 г);

• "Оптимизация структуры щебеночно - песчаных смесей". Строительные материалы"/Строительные материалы. Москва, 2007, № 5, С.ЗО.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 13 публикациях, 1 из которых в перечне ВАК. Получен патент на сдвиговую установку (Патент РФ № 2289654) и патентуется технология строительства основания из ЩПК материала.

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" 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 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. А.с. 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. А.с. 1491961 СССР М.кл. Е 02 D 3/12. Вяжущее для закрепления грунта /Придатко Ю.М., Лебедев А.Б., Шиховцева Н.В. и др. Б.И., 1989.-№25.

3. А.с. 1502704 СССР М. кл. Е02 D3/12. Способ укрепления грунта //Н.Р. Сасько, В.П. Любацкий, В.И. Никитенко, О.Я. Любацкая. -Опубл. В Б.И. № 31,1989.

4. А.с. № 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.

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.М. Теоретические основы укрепления грунтов цементами. -Автотрансиздат, 1956.

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

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

16. Борисенко А.А., 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 А.В., Стамбулко В.И., Ферронская А.В. Гипсоцемнтно-пуццолановые вяжущие, бетоны и изделия М: Стройиздат, 1971 -318с.

21. Гарина С.В. 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 А.А. Укатка шоссейных дорог. Спб.: Изд. Риккера, 1903.

24. Гельфер А.А. 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 H.B., 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 Л: ЛИСИ, 1986 - С. 39-44.

35. Кнатько В.М., Беглецов В.В. Совмещенные битумные эмульсии как высокоэффективные вяжущие для укрепления грунтов и минеральных смесей, содержащих глинистые фракции/Материалы 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 А.А. Легкие бетоны и конструкции из них в ПНР//Бетон и железобетон, 1976. № 12. - С. 37-38.

40. Линцер А.В. 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., Гарина С.В. "О качественных оценках оптимальности технических решений". Современные проблемы строительного материаловедения. ВГАСУ. г. Воронеж, 1999 г., с 259 263.

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 Р.А, 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 С.В. Окачественной оптимизации расчета железобетонных элементов//Долговечность строительных материалов и конструкций: Матер. Науч.-практ. конф. Мордовского госуниверситета.- Саранск, 2000. С. 148-151.

49. Малеванский В.В. Дорожные основания и покрытия из малопрочных известняков—М.: Транспорт, 1971—96 с.

50. Марков Л.А., Черкасов И.И., Парфенов А.П., Петрашев А.П., Пуга-чевБ.В. Улучшение свойств грунтов поверхностно-активными и структурообразующими веществами Автотрансиздат, 1963.

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

52. Николаев А.А. 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 А.А. Б.И., 1996. - № 10.

57. Патент РФ № 2289654. Устройство для определения сопротивления щебеночного основания срезу. / Полетаев Ю.А., Люпаев Б.М. 20.12.2006. Бюл. №35.

58. Повышение качества и эффективности использования дорожно-строительных материалов. М.: Минавтодор РСФСР, 1979. - 216 с.

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 А.А., 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 А.В., 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. JI.: 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 А.А., Мингазов Ш.П. Опыт строительства оснований из слабопрочных известняков//Применение 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 Н.Н. Укрепление грунтов комплексными вяжущими с применением универсинов// Вопросы проектирования и строительства автодорог -М, 1998-С.112-116.

83. Фурсов С.Г., Ширшова Н.Н., 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 С.В. 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 С.В. 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 А.В, Юдин А.В. Активированные золошлаковые смеси в основаниях дорожных одежд//Автомобильные дороги, 1993. № 4. - С. 8-10.

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

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

94. Bergier N. Histoire de grand chemins de Lempire Romaine. Brux-elles: 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. Rec. 1987. - № 1115. - P. 134149.

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

98. Bohme H. Bemerkung zur Gechechte das Strassenbaues.//50 Jahre Versuchsanstalt fur 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 c.

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 moderns. 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. Lebensan-dern von der Urzeit bis Heute. Munchen: 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. Dussel-dorf.: Beton Verlag. 1985.

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

121. Lyupaev В., 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.

130. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРОЦЕССУ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЩЕБЕНОЧНО ПЕСЧАНОГО КАРКАСНОГО1. ОСНОВАНИЯ.

131. Технология строительства ЩПК материала.

132. Рассыпка и возведение щебеночного основания на уплотненном песчаном основании.

133. Профилировка щебеночного основания.

134. Уплотнение щебеночного основания за 2-4 прохода по одному следу самоходными катками с гладкими вальцами на виброходу массой 8 -13 т.

135. Рассыпка песка и его профилировка в соответствии 25% 30% от объема щебня или 1/3 высоты щебеночной насыпи.

136. Уплотнение песчаного основания производят за 2-4 прохода по одному следу самоходными пневмокатками на виброходу массой 6 -8 т.

137. Для улучшения сцепления ЩПК с асфальтобетонным покрытием, поверхность подметается механическими щетками. Щебень должен выступать на 15 20 мм.