Наукові основи проектування дорожніх асфальтобетонів з використанням техногенної сировини і прогнозуюче-оптимізаційніх комплексів - Автореферат

Для одержання оптимальних рішень використані методи статистичної обробки експериментальних даних, математичного планування експерименту, компютерної оптимізації процесу моделювання, оптимізації по моделях за допомогою нелінійного квадратичного програмування (сканування, градієнтний спуск), а також розроблений метод проектування з використанням еквідистантних залежностей між властивостями асфальтового бетону і розроблених ЕС-моделей, що враховують кожну фракцію мінерального каркаса, вміст мінерального порошку, бітуму і його пенетрацію. Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному: - на основі встановлених закономірностей структуроутворення теоретично й експериментально розроблені способи одержання асфальтобетонів із заданим комплексом властивостей з використанням техногенної сировини найважливіших галузей промисловості, найбільш ємних по щорічному виходу і запасах у відвалах, що різко відрізняються за властивостями (у тому числі дуже несприятливими до структуроутворення) за допомогою: 1) відходів подрібнення карбонатних гірських порід; 2) бітумодьогтьеполімерного вяжучого (БДПВ) на основі бітуму, камяновугільного дьогтю і відходу виробництва полівінілхлориду. із застосуванням випадкового багаторівневого несиметричного планування експерименту розроблені еталонні ЕС-моделі, що описують 30 фізико-механічних властивостей асфальтобетону, новизна яких полягає в способі одержання (використана компютерна оптимізація процесу моделювання), їх вмісту (враховують 10 фракцій реальних часток мінеральної частини (із сієніту) асфальтового бетону в галузі, що перекриває криві щільних сумішей з безперервним і переривистим зерновим складом для сумішей і асфальтобетонів всіх класів, видів, груп, типів і різновидів гранулометрії, а також марок для верхніх шарів дорожніх покриттів і нижніх шарів дрібнозернистих асфальтових бетонів (ДСТУ БВ.2.7-119), вміст мінерального порошку, бітуму та його пенетрацію), у методах їх застосування (розроблені різні способи проектування асфальтобетону), а також у високій інформаційній ефективності моделей. розроблено методи проектування асфальтобетону з використанням еталонних ЕС-моделей і оптимізації за допомогою нелінійного квадратичного програмування; із застосуванням ЕС-моделей, що враховують виробничі зернові склади (вони входять в ПОК); з використанням кореляційних і змішаних кореляційно-регресійних моделей; У ПОАБ виділені блоки: Ом - складу (матеріали); От - технологій виробництва; Опс - процесів структуроутворення; Ос - параметрів структури; Он - наукових даних (збір найбільш повної інформації про обєкт досліджень, закономірності структуроутворення, методи регулювання структури і властивостей асфальтобетону, параметри технологій його одержання, методи оцінки структури і властивостей компонентів бетону, субєктивна інформація у вигляді різних гіпотез, концепцій, критеріїв, класифікацій, проектування асфальтобетону, математичне моделювання, оптимізація та ін.); Т - температура; q - час; Оя - показників якості асфальтобетону; Оян - необхідних показників якості асфальтобетону (мета ПОАБ, яка формулюється з умов експлуатації асфальтобетону); Оуе - умов експлуатації асфальтобетону; Ояян - порівняння показників якості бетону Оя з необхідними показниками якості Оян; Оке - конструктивно-експлуатаційних факторів.На основі методології системного аналізу розроблено і реалізовано принципи одержання асфальтобетонів з заданим комплексом властивостей на основі концепції ресурсозбереження (найбільш дешеві матеріали - відходи виробництв; найменш витратні технології виробництва (без витрат на додаткову переробку відходів); найбільш ефективні методи проектування (математичне планування експериментів, метод єквідистантних кривих, змішані кореляційно-регресійні моделі); мінеральна частина рекомендованих у виробництво складів бетонів тільки з відходів виробництв; максимальна утилізація техногенної сировини; поступове ускладнення математичних моделей, їх висока точність і прогнозувальна спроможність; придатність моделей для проектування асфальтобетонів усіх класів сумішей, видів, груп, типів і різновидів гранулометрії, всіх марок для верхніх шарів дорожніх покриттів і дрібнозернистих для нижніх (щільних, пористих, високопористих) за ДСТУ Б В.2.7-199. Отримані ЕС-моделі властивостей бетону склали основу першого прогнозуюче - оптимізаційного комплексу (ПОКТ). Моделі описують 30 фізико-механічних властивостей (пористість, водостійкість, міцність на стиск, вигин, пружність при різних температурах, зсуво-і тріщиностійкості та ін.) і враховують роль кожної з 10 фракцій мінеральної частини бетону з розміром часток сієніту від 20 до 0,071 мм, вапнякового мінерального порошку (фракція дрібніше 0,071 мм, 0-20%), вмісту бітуму (3-8%) і його пенетрації (1,5-23 мм). метод проектування асфальтобетону для умов виробництва, запропонований на основі ЕС-моделей (ці моделі входять в ПОК), у яких регулювання властивостей бетону здійснюється тільки фракціями крупного заповнювача (5-10; 10-20; 20-40 мм), вапняковим мінера