ISSN 2541-7592

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Русский 
English 
    
 


Правила написания
и оформления статей

Правила
рецензирования

Памятка рецензента


Публикационная
этика 








Нашли ошибку на сайте?

Сообщите нам:   







 

Архив выпусков

Выпуск 2 (66), 2022


Использование теории агрегативной устойчивости дисперсных материалов при конструировании слоев дорожных одежд с заданными свойствами


Волков В. В., Волокитина О. А., Кукина О. Б.

 

Волков В. В., канд. физ.-мат. наук, доц. кафедры строительной механики, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел.: (473)271-52-30, e-mail: kotlac@yandex.ru

Волокитина О. А., канд. техн. наук, доц. кафедры проектирования автомобильных дорог и мостов, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел.: (473)271-52-02, e-mail: dixi.o@mail.ru

Кукина О. Б., канд. техн. наук, доц. кафедры химии и химической технологии материалов, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел.: (473)271-76-17, e-mail: lgkkn@rambler.ru

 
 
Постановка задачи. Рассматривается задача разработки современной теории для создания технологий переработки крупнотоннажных дисперсных материалов и техногенных продуктов по безобжиговым технологиям в строительной индустрии и дорожном строительстве в качестве конструктивных слоев дорожных одежд.
Результаты. Получено уравнение Дерягина-Ландау, дополненное потенциалом индукционного и дисперсионного межмолекулярного взаимодействия в диффузных слоях частиц композитов для прогнозирования прочностных характеристик строительных материалов; предложена диагностика сырьевых материалов, измеряющая энергию дегидратации, для прогнозирования их вяжущих свойств и способности к контактно-конденсационному твердению; получена регрессионная зависимость изменения прочности получаемого материала от технологических параметров; показано, что основной вклад в прочностные характеристики вносит прессовое давление, температура и время перемешивания.
Выводы. Использование математической модели оптимизации процесса получения известково-песчаного фосфогипсового материала позволит улучшить технологичность процесса производства материалов. Показана перспектива применения предложенных положений теории агрегативной устойчивости дисперсных минеральных материалов при создании новых материалов с заданными свойствами, удовлетворяющими требования современного строительства зданий, сооружений и слоев дорожных одежд.
 
Ключевые слова: дисперсные минеральные материалы, теория агрегативной устойчивости, строительные композиты, заданные свойства, конструктивные слои дорожных одежд.


DOI: 10.36622/VSTU.2022.66.2.007

 

Библиографический список

1. Андреева, А. В. Строительные материалы из модифицированного глинистого сырья для регионов холодного климата / А. В. Андреева, О. Н. Буренина // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. — 2011. — № 1. — С. 29—33.
2. Золотухин, С. Н. Влияние толщины водных пленок на структуру композиционного строительного материала с использованием фосфогипса / С. Н. Золотухин [и др.] // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2017. — Т. 13, № 4. — С. 138—143.
3. Золотухин, С. Н. Безобжиговые строительные материалы из отвального фосфогипса / С. Н. Золотухин, О. Б. Кукина, А. А. Абраменко, В. В. Волков, Е. А. Еремин, ОА. Волокитина. — Saarbrucken: LAP LAMBERT, 2020. — 160 с.
4. Иващенко, Ю. Г. Эффективные глиноцементные композиции, модифицированные добавками / Ю. Г. Иващенко, К. К. Мухамбеткалиев, Д. К. Тимохин // Строительство и архитектура. — 2014. — № 4. — С. 198—205.
5. Коротковский, С. А. Применение фосфогипса для строительства автомобильной дороги / С. А. Коротковский, В. В. Талалай, А. В. Кочетков, Л. В. Янковский // Долговечность и надежность строительных материалов и конструкций в эксплуатационной среде: сб. статей по материалам I Междунар. науч.-техн. конф. — М.: МИФИ, 2017. — С. 264—273.
6. Котляр, В. Д. Особенности камневидных глинистых пород восточного Донбасса как сырья для производства стеновой керамики / В. Д. Котляр [и др.] // Вестник МГСУ. — 2014. — № 10. — С. 95—105.
7. Кочетков, А. В. Применение фосфогипса для строительства монолитных слоев дорожной одежды / А. В. Кочетков, Л. В. Янковский // Журнал Пермского национального исследовательского политехнического университета. Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. — 2017. — № 4. — С. 91—102.
8. Кукина, О. Б. Оптимизация составов безобжигового известково-песчаного фосфогипсового материала / О. Б. Кукина, А. А. Абраменко, В. В. Волков // Научный журнал строительства и архитектуры. — 2018. — № 3 (51). — С. 48—55.
9. Лам, Танг Ван. Использование отходов углеобогащения с целью получения сырья для производства стенового керамического кирпича / Танг Ван Лам [и др.] // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. — 2017. — № 8. — С. 12—19.
10. Лупандина, Н. С. Глиношлаковые материалы автоклавного твердения на основе саморассыпающихся сталеплавильных шлаков / Н. С. Лупандина, Ю. С. Воронина, И. В. Старостина // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. — 2012. — № 3. — С. 170—174.
11. Столбушкин, А. Ю. Получение морозостойкого керамического кирпича полусухого прессования из промышленных отходов / А. Ю. Столбушкин, А. И. Иванов, Г. И. Стороженко // Строительные материалы. — 2011. — № 12. — С. 4—7.
12. Явруян, Х. С. Керамический кирпич компрессионного формования на основе тонкодисперсных продуктов углеобогащения / Х. С. Явруян, Е. С. Гайшун, А. В. Котляр, Т. А. Власова // Вестник науки и образования Северо-Запада России. — 2017. — Т. 3, № 4. — С. 44—50.
13. Abdel-Gawad, Ala H. A. The potential application of cement kiln dust-red clay brick waste-silica fume composites as unfired building bricks with outstanding properties and high ability to CO2-capture / Ala H. A. Abdel-Gawad [etc.] // Journal of Building Engineering. — 2021. — Vol. 42. — P. 27.
14. Acosta, A. Utilisation of IGCC slag and clay steriles in soft mud bricks (by pressing) for use in building bricks manufacturing / A. Acosta [etc.] // Waste Management. — 2002. — Vol. 22. — P. 887—891.
15. Alfimova, N. I. Binders from gypsum-containing waste and products based on them / N. I. Alfimova [etc.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — Belgorod: Institute of Physics Publishing, 2020. — Vol. 945. — P. 012057.
16. Getman, A. A. The use of technogenic raw materials to produce a highalumina chamotte / A. A. Getman, I. A. Pavlova, E. P. Farafontova // Materials Science and Engineering. — 2020. — Vol. 966. — P. 012028.
17. Guryeva, V. A. The Press Powder Technological Parameters Optimization in wall Ceramics Production by the Semi-Dry Pressing Method / V. A. Guryeva, A. Doroshin // Materials Science Forum. — 2019. — Vol. 974. — P. 419—423.
18. Guryeva, V. A. Features of the preparation of calcium-containing raw materials in the production of ceramic bricks / V. A. Guryeva, A. V. Doroshin, V. V. Dubineckij // Materials Science and Engineering. — 2020. — Vol. 775. — P. 012111.
19. Engui, L. Transformation of industrial solid wastes into carbon-infused infrastructure materials / Liu Engui, Kashwani Ghanim, Li Liang // Journal of Cleaner Production. — 2020. — P. 120890.
20. Lesovik, V. Enhancing performances of clay masonry materials based on nanosize mine waste / Valery Lesovik [etc.] // Construction and Building Materials. — 2020. — P. 121333.
21. Letelier, V. Combined use of waste concrete and glass as a replacement for mortar raw materials / V. Letelier [etc.] // Waste Management. — 2019. — Vol. 94. — P. 107—119.
22. Mymrin, V. A. Construction material from construction and demolition debris and lime production wastes / V. A. Mymrin [etc.] // Construction and Building Materials. — 2015. — Vol. 79. — P. 207—213.
23. Ong, H. C. Velopment of Ash-Based and Slag-Based Pressed Velopment of Ash-Based and Slag-Based Pressed Geopolymer / H. C. Ong [etc.] // Lecture Notes in Civil Engineering Volume. — 2021. — Vol. 129. — P. 51—72.
24. Sormunen, P. Recycled construction and demolition waste as a possible source of materials for composite manufacturing / Petri Sormunen, Timo Kärki // Journal of Building Engineering. — 2019. — P. 100742.
25. Zolotukhin, S. N. Structure-forming role and properties of phosphogypsum in unburned technology of wall materials and rare-earth metals concentrate simultaneous production / S. N. Zolotukhin, O. B. Kukina, D. E. Barabash // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2019. — P. 022028.
26. Zolotukhin, S. N. Waste-free phosphogypsum processing technology when extracting rare-earth metals / S. N. Zolotukhin [etc.] // Advances in Intelligent Systems and Computing. — 2019. — Vol. 983. — P. 339—351.
27. Zolotukhin, S. Partitions for high-rise construction using phosphogypsum / S. Zolotukhin, O. Kukina, A. Abramenko // E3S Web of Conferences. — 2018. — P. 02043.

 
 

Ссылка для цитирования

Волков, В. В. Использование теории агрегативной устойчивости дисперсных материалов при конструировании слоев дорожных одежд с заданными свойствами / В. В. Волков, О. А. Волокитина, О. Б. Кукина // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2022. - № 2 (66). - С. 78-86. - DOI: 10.36622/VSTU.2022.66.2.007.

 
 
 
 

English version 

 

Use of the Theory of Aggregative Stability of Dispersed Materials in Designing Road Layers with Specified Properties

Volkov V. V., Volokitina O. A., Kukina O. B.
 
 

Volkov V. V., PhD in Physics and Mathematics, Assoc.Prof. of the Dept.of Building Mechanics, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473)271-52-30, e-mail: kotlac@yandex.ru

Volokitina O. A., PhD in Engineering, Assoc.Prof. of the Dept. of Highway and Bridge Design, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473)271-52-02, e-mail: dixi.o@mail.ru

Kukina O. B., PhD in Engineering, Assoc.Prof. of the Dept.of Chemistry and Chemical Technology of Materials, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473)271-76-17, e-mail: lgkkn@rambler.ru


 
Statement of the problem. The article considers the task of developing a modern theory for creating technologies for processing large-tonnage dispersed materials and technogenic products using non-firing technologies in the industry and road construction as structural layers of roads.
Results. We applied the Deryagin-Landau equation, supplemented by introducing the potential of induction and dispersion intermolecular interaction in diffuse layers of composite particles to predict the strength characteristics of building materials. We propose the diagnostics of raw materials, taking into account the energy of dehydration, which makes it possible to predict their binding properties and the ability to contact-condensation hardening. We obtained a regression dependence of the change in the strength of the resulting material on technological parameters and showed that the main contribution to the strength characteristics is made by pressing pressure, temperature and mixing time.
Conclusions. We proved the effectiveness of using a mathematical model for optimizing the process of obtaining lime-sand phosphogypsum material. We showed the prospects for the application of the proposed provisions of the theory of aggregative stability of dispersed mineral materials in the creation of new materials with desired properties that meet the requirements of modern construction of buildings, structures and pavement bases.
 
Keywords: dispersed mineral materials, theory of aggregative stability, building composites, specified properties, structural layers of roads. 


DOI: 10.36622/VSTU.2022.66.2.007

References

1. Andreeva, A. V. Stroitel'nye materialy iz modifitsirovannogo glinistogo syr'ya dlya regionov kholodnogo klimata / A. V. Andreeva, O. N. Burenina // Vestnik BGTU im. V. G. Shukhova. — 2011. — № 1. — S. 29—33.
2. Zolotukhin, S. N. Vliyanie tolshchiny vodnykh plenok na strukturu kompozitsionnogo stroitel'nogo materiala s ispol'zovaniem fosfogipsa / S. N. Zolotukhin [i dr.] // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. — 2017. — T. 13, № 4. — S. 138—143.
3. Zolotukhin, S. N. Bezobzhigovye stroitel'nye materialy iz otval'nogo fosfogipsa / S. N. Zolotukhin, O. B. Kukina, A. A. Abramenko, V. V. Volkov, E. A. Eremin, OA. Volokitina. — Saarbrucken: LAP LAMBERT, 2020. — 160 s.
4. Ivashchenko, Yu. G. Effektivnye glinotsementnye kompozitsii, modifitsirovannye dobavkami / Yu. G. Ivashchenko, K. K. Mukhambetkaliev, D. K. Timokhin // Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2014. — № 4. — S. 198—205.
5. Korotkovskii, S. A. Primenenie fosfogipsa dlya stroitel'stva avtomobil'noi dorogi / S. A. Korotkovskii, V. V. Talalai, A. V. Kochetkov, L. V. Yankovskii // Dolgovechnost' i nadezhnost' stroitel'nykh materialov i konstruktsii v ekspluatatsionnoi srede: sb. statei po materialam I Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. — M.: MIFI, 2017. — S. 264—273.
6. Kotlyar, V. D. Osobennosti kamnevidnykh glinistykh porod vostochnogo Donbassa kak syr'ya dlya proizvodstva stenovoi keramiki / V. D. Kotlyar [i dr.] // Vestnik MGSU. — 2014. — № 10. — S. 95—105.
7. Kochetkov, A. V. Primenenie fosfogipsa dlya stroitel'stva monolitnykh sloev dorozhnoi odezhdy / A. V. Kochetkov, L. V. Yankovskii // Zhurnal Permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Transport. Transportnye sooruzheniya. Ekologiya. — 2017. — № 4. — S. 91—102.
8. Kukina, O. B. Optimizatsiya sostavov bezobzhigovogo izvestkovo-peschanogo fosfogipsovogo materiala / O. B. Kukina, A. A. Abramenko, V. V. Volkov // Nauchnyi zhurnal stroitel'stva i arkhitektury. — 2018. — № 3 (51). — S. 48—55.
9. Lam, Tang Van. Ispol'zovanie otkhodov ugleobogashcheniya s tsel'yu polucheniya syr'ya dlya proizvodstva stenovogo keramicheskogo kirpicha / Tang Van Lam [i dr.] // Vestnik BGTU im. V. G. Shukhova. — 2017. — № 8. — S. 12—19.
10. Lupandina, N. S. Glinoshlakovye materialy avtoklavnogo tverdeniya na osnove samorassypayushchikhsya staleplavil'nykh shlakov / N. S. Lupandina, Yu. S. Voronina, I. V. Starostina // Vestnik BGTU im. V. G. Shukhova. — 2012. — № 3. — S. 170—174.
11. Stolbushkin, A. Yu. Poluchenie morozostoikogo keramicheskogo kirpicha polusukhogo pressovaniya iz promyshlennykh otkhodov / A. Yu. Stolbushkin, A. I. Ivanov, G. I. Storozhenko // Stroitel'nye materialy. — 2011. — № 12. — S. 4—7.
12. Yavruyan, Kh. S. Keramicheskii kirpich kompressionnogo formovaniya na osnove tonkodispersnykh produktov ugleobogashcheniya / Kh. S. Yavruyan, E. S. Gaishun, A. V. Kotlyar, T. A. Vlasova // Vestnik nauki i obrazovaniya Severo-Zapada Rossii. — 2017. — T. 3, № 4. — S. 44—50.
13. Abdel-Gawad, Ala H. A. The potential application of cement kiln dust-red clay brick waste-silica fume composites as unfired building bricks with outstanding properties and high ability to CO2-capture / Ala H. A. Abdel-Gawad [etc.] // Journal of Building Engineering. — 2021. — Vol. 42. — P. 27.
14. Acosta, A. Utilisation of IGCC slag and clay steriles in soft mud bricks (by pressing) for use in building bricks manufacturing / A. Acosta [etc.] // Waste Management. — 2002. — Vol. 22. — P. 887—891.
15. Alfimova, N. I. Binders from gypsum-containing waste and products based on them / N. I. Alfimova [etc.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — Belgorod: Institute of Physics Publishing, 2020. — Vol. 945. — P. 012057.
16. Getman, A. A. The use of technogenic raw materials to produce a highalumina chamotte / A. A. Getman, I. A. Pavlova, E. P. Farafontova // Materials Science and Engineering. — 2020. — Vol. 966. — P. 012028.
17. Guryeva, V. A. The Press Powder Technological Parameters Optimization in wall Ceramics Production by the Semi-Dry Pressing Method / V. A. Guryeva, A. Doroshin // Materials Science Forum. — 2019. — Vol. 974. — P. 419—423.
18. Guryeva, V. A. Features of the preparation of calcium-containing raw materials in the production of ceramic bricks / V. A. Guryeva, A. V. Doroshin, V. V. Dubineckij // Materials Science and Engineering. — 2020. — Vol. 775. — P. 012111.
19. Engui, L. Transformation of industrial solid wastes into carbon-infused infrastructure materials / Liu Engui, Kashwani Ghanim, Li Liang // Journal of Cleaner Production. — 2020. — P. 120890.
20. Lesovik, V. Enhancing performances of clay masonry materials based on nanosize mine waste / Valery Lesovik [etc.] // Construction and Building Materials. — 2020. — P. 121333.
21. Letelier, V. Combined use of waste concrete and glass as a replacement for mortar raw materials / V. Letelier [etc.] // Waste Management. — 2019. — Vol. 94. — P. 107—119.
22. Mymrin, V. A. Construction material from construction and demolition debris and lime production wastes / V. A. Mymrin [etc.] // Construction and Building Materials. — 2015. — Vol. 79. — P. 207—213.
23. Ong, H. C. Velopment of Ash-Based and Slag-Based Pressed Velopment of Ash-Based and Slag-Based Pressed Geopolymer / H. C. Ong [etc.] // Lecture Notes in Civil Engineering Volume. — 2021. — Vol. 129. — P. 51—72.
24. Sormunen, P. Recycled construction and demolition waste as a possible source of materials for composite manufacturing / Petri Sormunen, Timo Kärki // Journal of Building Engineering. — 2019. — P. 100742.
25. Zolotukhin, S. N. Structure-forming role and properties of phosphogypsum in unburned technology of wall materials and rare-earth metals concentrate simultaneous production / S. N. Zolotukhin, O. B. Kukina, D. E. Barabash // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2019. — P. 022028.
26. Zolotukhin, S. N. Waste-free phosphogypsum processing technology when extracting rare-earth metals / S. N. Zolotukhin [etc.] // Advances in Intelligent Systems and Computing. — 2019. — Vol. 983. — P. 339—351.
27. Zolotukhin, S. Partitions for high-rise construction using phosphogypsum / S. Zolotukhin, O. Kukina, A. Abramenko // E3S Web of Conferences. — 2018. — P. 02043.

 


 
Контакты · Поиск · Карта сайта
Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура, все права защищены.
Работает на: Amiro CMS