CC BY
58ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ В ЛЕСНОМ ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Чудаев О.С.
магистрант Казначеева Н.И.
к.т.н., доцент Быковский М.А. к.т.н., доцент Акинин Д.В. к.т.н., доцент Васильев С.Б. к.с-х.н., доцент Кирей В.В. к.э.н., доцент Борисов В.А. к.т.н., доцент
Мытищинский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана
USE OF INDUSTRIAL WASTES IN FOREST ROAD CONSTRUCTION
Chudaev O.S.
undergraduate Kaznacheeva N.I.
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Bykovskii M.A.
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Akinin D. V.
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Vasiliev S.B.
Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor
Kirei V.V.
Candidate of Economic Sciences, Associate Professor
Borisov V.A.
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Mytishchi branch of MSTU. NE Bauman, Russia, Moscow
АННОТАЦИЯ
Анализируется рациональное применение отходов металлургического производства в строительстве, ремонте и реконструкции конструкционных слоев дорожной одежды лесных автомобильных дорог. ABSTRACT
We analyze the rational use of metallurgical production waste in the construction, repair and reconstruction of the structural layers of the pavement of forest roads.
Ключевые слова: Лесная дорога, строительство дорог, реконструкция дорог, доменный шлак. Keywords: Forest road, road construction, road reconstruction, blast furnace slag.
В процессе строительства лесных дорог используются большие объемы природного минерального сырья в виде песка, щебня, гравия, минерального порошка [5,6].
Это же сырье используется и для реконструкции и ремонта не только лесных дорог, но и так же автодорог общего пользования. Поэтому запасы минерального сырья истощаются со временем. Следовательно, актуальной является проблема использования в дорожном строительстве отходов промышленности.
Одним из распространенных побочных продуктов промышленности являются металлургические шлаки [3,4].
Вовлечение этих материалов в технологический процесс дорожного строительства позволит сократить площадки, занимаемые полигонами и свалками, на которых они хранятся и оказывают негативное воздействие на окружающую среду и расширить ресурсную базу отрасли.
В настоящее время для устройства оснований и покрытий, и лесных и автомобильных дорог используются, в основном, отвальные доменные шлаки.
Исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом [1,9], показывают, что и гранулированные доменные шлаки могут успешно использоваться в различных конструктивных слоях дорожных одежд.
На кафедре «Промышленного транспорта и строительства (ЛТ-8)» МФ МГТУ им. Н.Э. Баумана проводятся исследования по рациональному применению гранулированных доменных шлаков в основаниях и покрытиях лесных дорог [8].
Первые лабораторные исследования показывают, что гранулированные доменные шлаки являются хорошим дорожно-строительным материалом. Покрытия и основания, устраиваемые с применением гранулированных шлаков, имеют достаточно высокую прочность, морозо- и водоустойчивость. Как правило, прочность конструктивных слоев, построенных с добавками гранулированного шлака, возрастает во времени.
Заменяя частично или полностью прочные каменные материалы гранулированным шлаком при устройстве покрытий и оснований, лесных дорог в условиях многих областей можно добиться значительного снижения стоимости дорожной одежды сохраняя ее качество.
В настоящее время проведены начальные исследования по вопросам применения гранулированного доменного шлака НЛМК в смеси с другими минеральными материалами (щебень, песок, гранитные высевки и др.) в основном в грунтовых смесях и частично в асфальтобетонных.
В начале настоящего исследования авторами рассматриваются теоретические предпосылки возможного частичного применения доменного шлака НЛМК в слоях дорожной одежды [7]. Гранулированный доменный шлак в таких смесях используется для улучшения естественного зернового состава, т.е. без всякой дополнительной переработки.
В основу исследования были положены следующие предпосылки:
1. Гранулированный доменный шлак является гидравлическим вяжущим материалом и при одновременном воздействии воды и механических усилий он начинает проявлять свои вяжущие свойства, благодаря чему в местах контакта зерен гранулированного шлака образуются жесткие кристаллизационные связи. А при использовании его в качестве песка и минерального порошка в асфальтобетонных смесях он, заполняя поры между щебенками каменного материала, образует вокруг них как бы обойму, которая со временем набирает прочность, тем самым исключает микродвижение щебенок в процессе эксплуатации дорожного покрытия и увеличивая срок службы.
2. В результате высокой дробимости гранулированного доменного шлака в процессе подогрева, перемешивания и особенно уплотнения, образуется большое количество шлаковой мелочи, что дает возможность приготовлять асфальтобетонные
смеси без введения в них песка и минерального порошка.
3. Благодаря высокой дробимости в процессе технологии подогрева, перемешивания и уплотнения происходит интенсивная механическая активация одного из компонентов минерального материала смеси, наиболее химически активного - гранулированного доменного шлака. На зернах гранулированного шлака образуется большое количество свежих поверхностей, обладающих высокой химической активностью.
При этом, высокая химическая активность гранулированного шлака с максимальным эффектом реализуется непосредственно в самом технологическом процессе приготовления, перемешивания и уплотнения асфальтобетонной смеси, в результате появляются новые активные центры адсорбирующие компоненты битума.
4. В асфальтобетонных смесях на шлаковом песке имеет место комбинация двух видов связей: упругопластических, как результат взаимодействия минерального материала с битумом и жестких, кристаллизационных, - как результат взаимодействия воды и гранулированного шлака. Благодаря наличию жестких и упругопластических связей покрытие из таких смесей должно быть сдвигоустойчи-выми. Поэтому такие смеси могут найти широкое применением в местах воздействия касательных усилий - на крутых поворотах, больших спусков и подъемов и т.д.
5. Так как в таких смесях один из минеральных компонентов является гидравлическим вяжущим материалом, то они допускают укладку их на влажное основание и в дождливую погоду, что позволяет проводить ремонт дорожной одежды в межсезонье.
6. Приготовление асфальтобетонных смесей с добавками гранулированного шлака может производиться в стационарных смесительных установках.
7. Вследствие того, что гранулированный шлак со временем омоноличивается, в качестве наполнителя в асфальтобетонных смесях можно использовать щебень пониженной прочности [1].
8. Учитывая гидравлические вяжущие свойства гранулированного доменного шлака, его высокую уплотняемость можно предположить, что в асфальтобетонных смесях он будет способствовать:
а) уменьшению дробимости щебня в процессе уплотнения за счет уменьшения контактных напряжений между щебенками вследствие заполнения межщебеночных пазах гранулированным шлаком;
б) нарастанию прочности покрытия во времени за счет роста жестких связей, в местах контакта зерен гранулированного шлака, а также усиления адгезионных связей битума, происходящего под влиянием поверхности гидравлически активного минерального порошка.
Первым этапом исследования является изучение физико-механических свойств асфальтобетонной смеси, приготовленного на вязком битуме с применением гранулированного доменного шлака НЛМК [8].
Для проведения исследований были использо- В исследуемых смесях применялся гранулиро-
ваны следующие материалы: гранулированный до- ванный доменный свойства, которого представ-
менный шлак НЛМК, гранитные высевки, и битум, лены в табл. 1. марки БНД 60/90.
Таблица 1
Показатели качества граншлака НЛМК__
Наименование показателей Нормы по Фактические
ГОСТ показатели
8736-93
1. Зерновой состав:
1.1. Модуль крупности (для крупного песка из отсева) 2,5 - 3,0 2,68
1.2. Полный остаток на сите № 0,63, % по массе 45 - 65 61,6
1.3. Содержание зерен крупностью свыше 10 мм, % по массе не более 5 0
1.4. Содержание зерен крупностью свыше 5 мм, % по массе не более 15 0
2. Содержание глинистых частиц, % по массе не более 0,5 0,3
В том числе содержание глины в комках, % по массе не более 2 0
3. Насыпная плотность, кг/м3 - 1220
4. Истинная плотность, г/см3 - 2,69
По крупности и размерности гранулированный крупнозернистым пескам. Гранулометрический со-доменный шлак приближается к естественным став гранулированного доменного шлака представлен в табл. 2.
Таблица 2
Зерновой состав гранулированного шлака_
Наименование показателей Размер отверстий сит, мм
10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 0,071 < 0,071
Частные остатки, гр. - - 36,0 140 440 268 84,0 24,0 8,0
Частные остатки, % - - 3,6 14,0 44,0 26,8 8,4 2,4 0,8
Полные остатки, % - - 3,6 17,6 61,6 88,4 96,8 99,2 100
Полные проходы, % 100 100 96,4 82,4 38,4 11,6 3,2 0,8 -
Как видно из этой табл. 2, содержание зерен мельче 0,071 мм составляет 0,8 %. Однако в процессе технологических операций (разогрев минерального материала, перемешивание и уплотнение
асфальтобетонной смеси) его зерновой состав оптимизируется и удовлетворяет песчаным асфальтобетонным смесям типа Г.
Химический состав гранулированного доменного шлака приведен в табл. 3.
Таблица 3
Химический состав гранулированного доменного шлака
Содержание, % Модуль основности CaO + MgO SiO2 + A12O3
SiO2 CaO A12O3 MgO FeO MnO
40,1 41,4 7,5 5,5 0,57 0,1 0,99
По модулю основности гранулированные до- Свойства отсева горных пород приведены в
менные шлаки, используемые в данном исследова- табл. 4. нии, относят к кислым шлакам.
Таблица 4
_Показатели качества песка из отсева дробления горных пород_
№ п/п Наименование показателей ГОСТ 8736-93 Фактические показатели
1. Зерновой состав
1.1. Модуль крупности (для крупного песка из отсева дробления) 2,5 - 3,0 2,97
1.2. Полный остаток на сите № 0,63 (% по массе) 45 - 65 64,8
1.3. Содержание зерен крупностью свыше 10 мм (% по массе) не более 5 0
1.4. Содержание зерен крупностью свыше 5 мм (% по массе) не более 15 0
2. Содержание глинистых частиц (% по массе) не более 0,5 0,25
В том числе глины в комках (% по массе) не более 2 0
3. Насыпная плотность, кг/м3 не нормируется 1390
4. Истинная плотность, г/см3 не нормируется 2,72
Как видно из этой таблицы отсев горных пород Зерновой состав отсева горных пород пред-
относится к крупнозернистым пескам и по своим ставлен в табл. 5. показателям удовлетворяет требования ГОСТ 8736
- 93.
Таблица 5
__Зерновой состав песка_
Наименование показателей Размер отверстий сит, мм
10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 0,071 <0.071
Частные остатки, гр. - 92,0 169 227,6 159,1 93,9 93,0 15,6 149,8
Частные остатки, % - 9,2 16,9 22,8 15,9 9,3 9,3 1,6 15,0
Полные остатки, % - 9,2 26,1 48,9 64,8 74,1 83,4 85,0 100
Полные проходы, % 100 90,8 73,9 51,1 35,2 25,9 16,6 15 -
Для исследования свойств асфальтобетонных Показатели свойств приведены в табл. 6 и они
смесей применяем битум нефтяной дорожный удовлетворяют требованиям ГОСТ 22245 - 90 на
марки БНД 60/90. битумы нефтяные дорожные.
Таблица 6.
_Физико-механические показатели битума БНД 60/90 _
Наименование показателей Нормы по ГОСТ 22245-90 Фактические показатели
1. Глубина проникания иглы, 0,1 мм:
при 25° С 61 - 90 85
при 0° С не менее 20 22
2. Температура размягчения по кольцу и шару, 0 С не ниже 47 48,5
3. Растяжимость, см
при 25° С не менее 55 > 100
при 0°С 3,5 4,0
4. Индекс пенетрации от - 1,0 до +1,0 - 0,25
5. Испытание на сцепление с мрамором Выдерживает по контрольному образцу
Подбор асфальтобетонной смеси производили по кривым плотных смесей для типа Д по ГОСТ 9127-97 (табл. 7)
Таблица 7
Подбор состава асфальтобетонной смеси
№№ п/п Наименование материалов Сод. % Размер зерен, мм, мельче
5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 0,071 <0,071
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 Отсев 60 54,48 44,34 30,66 21,12 15,54 9,96 9
2 Песок 34 34 33,73 33,18 28,56 18,50 2,72 0,54
3 Молотый граншлак 6 6 6 6 6 5,99 5,99 5,95
Итого: 108 94,48 84,07 69,84 55,68 40,03 18,67 15,49
Пределы полных проходов по ГОСТ 9128-97 тип Д 80100 60-93 45-85 30-75 20-55 15-23 10-16
Особенность гранулированного доменного шлака, являющимся одним из компонентов асфальтобетонных смесей вызвал необходимость сделать некоторые отклонения от стандартной методики испытания горячих асфальтобетонных смесей.
Процесс гидратации гранулированного шлака продолжается и во время эксплуатации покрытий обуславливающейся присутствием воды в покрытии, которую он адсорбирует из окружающей среды (воздуха, земляного полотна, при выпадении осадков) или вводится непосредственно во время уплотнения покрытия.
Пористая структура зерен гранулированного доменного шлака обуславливает более развитую удельную поверхность как крупно- так и мелкозернистых компонентов гранулированного шлака в смеси.
Известно, что битум, распределенный тонким слоем на поверхности зерен, изменяет свои свойства: становится со временем более плотным и вязким. Кроме того, этому способствует и повышенная химическая активность гранулированного шлака.
По указанным обстоятельствам асфальтобетонные смеси, приготовленные с добавками шлака, более интенсивность изменяют свои физико-механические свойства во времени, по сравнению с асфальтобетонными смесями на природных материалах.
Учитывая особенность гранулированного шлака, как гидравлического вяжущего минерального материала, физико-механические свойства ас-
фальтобетонных смесей исследовались в различные сроки при выдерживании образцов на воздухе и в воде: в 2, 15, 30, 60, 90 и 180 суточном возрасте.
Образцы из асфальтобетонных смесей с добавками гранулированного доменного шлака, отличаются повышенным водонасыщением по объему, чем образцы из традиционных асфальтобетонных смесей, что вызывает опасение в отношении их морозостойкости.
Для проверки этого образцы из асфальтобетонных смесей с использованием гранулированного шлака испытывались на морозостойкость при 25, 50, 75 и 100 циклах замораживания - оттаивания.
Опытные образцы после водонасыщения их под вакуумом в течение 1 часа помещались на 6 часов в холодильную камеру с температурой - 20° С. Оттаивание образцов происходило в воде при комнатной температуре (+ 20° С). За одни сутки производился один цикл замораживания - оттаивания.
Приготовление исследуемых асфальтобетонных смесей и образцов производилось по стандартной методике согласно ГОСТ.
При оценке свойств асфальтобетонных смесей, приготовленных с добавками гранулированного шлака, использовались требования ГОСТ 9128 - 97 на горячие асфальтобетонные смеси.
Подбор состава мелкозернистых асфальтобетонных смесей с использованием гранулированного доменного шлака естественного состава осуществлялся по максимальной плотности его образцов в уплотненном состоянии. Определение оптимального содержания гранулированного доменного шлака в смеси представлено в табл. 8.
SCIENCES OF EUROPE # 12 (12), 2017 | TECHNICAL SCIENCES_57
Таблица 8
Определение оптимального соде
)жания гранулированного доменного шлака в смеси
„и а % % Состав смесей Вес образца, г Вес гранитного щебня в образце, г, Рв Вес граншлака в образце, г, Рг.ш. Объем образца, см3, Объем гранитного щебня в образце, см3, Vв Объем гранулированного шлака в образце, см3, ^.ш. Средняя плотность гранулированного шлака в уплотненном состоянии, г/см3 уг ш
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 Щебень фр. 5-20 мм-80% Граншлак - 20% Вода - 10% от веса гранулированного шлака 692 553,6 138,4 303,4 206,6 96,8 1,43
2 Щебень фр. 5-20 мм -75% Граншлак - 25% 692 519 173 305,9 194,7 112,2 1,54
Для исследования влияния гранулированного доменного шлака на физико-механические свойства асфальтобетонных смесей была подобрана песчаная смесь типов Г. Гранулированный шлак естественного зернового состава использовался в качестве песка.
По зерновому составу минерального материала асфальтобетон на основе гранулированного шлака относится к категории песчаного асфальтобетона. Имеющиеся в небольшом количестве зерна размером 5 - 25 мм, в процессе подогрева, перемешивания и уплотнения смеси дробятся на мелкие части, и эта фракция зерен шлака почти полностью измельчается до размера менее 5 мм.
В исходном гранулированном доменном шлаке, частиц размером менее 0,071 мм содержится от 1 до 6 %. В процессе разогрева, перемешивания и уплотнения, содержание их в составе асфальтобетона увеличивается до 12 - 14 %. Интенсивное измельчение зернового состава в граншлаковом асфальтобетоне происходит с увеличением давления до 10,0 МПа, а при дальнейшем росте уплотняющей нагрузки гранулометрический состав гранулированного шлака изменяется незначительно.
Это указывает на высокую устойчивость минерального материала в покрытии автомобильной дороги под воздействием эксплуатационных нагрузок
[3].
В уплотненном асфальтовом бетоне нагрузкой 40,0 МПа зерновой состав минеральной части полностью отвечает оптимальному значению.
Таким образом, в отличие от природного минерального материала, применяемого в песчаном асфальтобетоне, гранулированный доменный шлак
может применяться в естественном зерновом составе без добавления минерального порошка.
Наивысшие показатели физико-механических свойств асфальтобетонных смесей с использованием природных материалов и добавками гранулированного шлака естественного зернового состава зависят от рационального соотношения компонентов минерального материала в них.
При подборе рационального содержания гранулированного шлака в асфальтобетонной смеси учитывалось то обстоятельство, что он используется не только как гранулометрическая добавка, но и как активная гидравлическая добавка, способствующая образованию в смеси, наряду с упруго-пластическими связями, жесткий кристаллизационных связей.
Ввиду того, что насыпной вес гранитных высевок больше чем в два раза насыпного веса гранулированного шлака, подбор состава минеральной части по кривым плотных смесей для асфальтобетонных смесей, с добавками гранулированного шлака, затруднен.
Оптимальное соотношение компонентов минерального материала (щебня, гранулированного шлака) производилось по наибольшему объемному весу шлака в смеси в уплотненном состоянии.
С этой целью были сформованы образцы с различным содержанием гранулированного шлака в асфальтобетонной смеси.
Образцы изготовлялись в формах h = d = 50,5 мм, под давлением 400 кг/см2.
Определение оптимального содержания гранулированного доменного шлака в смеси по наибольшему объемному весу его в образце и уплотненном состоянии приводится в табл. 9.
Таблица 9.
Оптимальное содержание гранулированного доменного шлака в смеси по наибольшему объемному _весу его в образце и уплотненном состоянии_
Состав смесей Вес образца , г Вес гранитных высевок в образце, г, Рв Вес граншлака в образце, г Рг.ш. Объем образца, см3 Объем гранитных высевок в образце, Vв= Рв/ Объем гранулированного шлака в образце, Объемный вес гранулированного шлака в образце в уплотненном состоянии
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1. Гранитные высевки фр. 0 - 5 - 85 %; Граншлак - 15 % Вода - 10 % от веса гранулированного шлака 230 195,5 34,5 102 75,2 26,8 1,29
2. Гранитные высевки фр. 0 - 5 - 80 %; Граншлак - 20 % Вода - 10 % от веса гранулированного шлака 230 184 46 102,3 70,8 31,5 1,46
3. Гранитные высевки фр. 0 - 5 - 75 %;161 Граншлак - 25 % Вода - 10 % от веса гранулированного шлака 230 172,5 57,5 103,2 66,3 36,9 1,56
4. Гранитные высевки фр. 0 - 5 - 70 %; Граншлак - 30 % Вода - 10 % от веса гранулированного шлака 230 161 69 103,9 61,9 42,1 1,64
5. Гранитные высевки фр. 0 - 5 - 65 %; Граншлак - 35 % Вода - 10 % от веса гранулированного шлака 230 149,5 80,5 107,2 57,5 49,7 1,62
6. Гранитные высевки фр. 0 - 5 - 60 %; Граншлак - 40 % Вода - 10 % от веса гранулированного шлака 230 138 92 111,0 53,1 57,9 1,59
При подсчете объема, занимаемого гранитными высевками в образце Ув , объемный вес гранитных высевок принимался равным у щ = 2,6 г/см3,
¥в= РJ у, где Рв - вес гранитных высевок.
Объем гранулированного шлака в образце (Уг.щ) находился как разность между полным объемом образца (У„) и объемом, который заполняет в нем гранитная высевка Ув: Уг.щ. = У„ - Ув.
Из табл. 9 видно, что с увеличением содержания гранулированного шлака в смеси объемный вес его в образце возрастает. Однако он увеличивается на большую величину, только тогда когда содержание гранулированного шлака в смеси менее 30 %. Дальнейшее же увеличение содержания гранулированного шлака в смеси не приводит к повышению плотности его в образце, объемный вес его в уплотненном состоянии уменьшается. Более того, увеличение гранулированного шлака в смеси более 30 % приведет к раздвижке щебенок, а, следовательно, к уменьшению внутреннего трения, что является для асфальтобетонных смесей не желательным.
Принимая во внимание результаты проведенных исследований, за рациональное содержание гранулированного шлака в асфальтобетонной
смеси было принято 30% от веса минеральной части.
Проведенные исследования показали, что наилучшие показатели физико-механических свойств асфальтобетонной смеси получены при содержании битума 9% и температуре приготовления 1400С.
Литература
1. Draycott T., Schoor K., World sulfur outlook [presentation] // Sulphur 2005: conference, 23-26 october, 2005, Moscow, Russia. Pp. 1-15.
2. Металлургические шлаки в дорожном строительстве/ М.И. Волков, Ф.С. Климатов. М. -1969.
3. Гранулированный доменный шлак в дорожных покрытиях. // Тыл и снабжение Советских Вооруженных Сил/ С.И. Самодуров. -1964. № 10,-С. 73-74.
4. Асфальтобетон с применением отходов шлаковатного и литейного производства: Строительные материалы/ Г.А. Расстегаева. 1993. - № 1. -С. 11-12
5. Общие вопросы структурообразования при улучшении грунтов лесных дорог цементом / Аки-нин Д.В., Борисов В.А., Фокина Е.А., Казначеева Н.И. / Успехи современной науки. 2016. Т.8. №12. С.30-32
6. Некоторые результаты экспериментальных исследований при укреплении местных грунтов фурфурол-анилиновыми реагентами для лесного дорожного строительства / Акинин Д.В., Борисов В.А., Фокина Е.А., Казначеева Н.И. / Успехи современной науки. 2016. Т.8. №12. С.7-12.
7. Оценка качества обустройства и инженерного оборудования лесовозных автомобильных дорог / Никитин В.В., Акинин Д.В., Борисов В.А., Казначеева Н.И., Зарубина А.Н. / в сборнике: Приоритеты мировой науки: эксперимент и научная
дискуссия / Материалы Х международной научной конференции. 2016. С. 92-98.
8. Некоторые вопросы использования местного грунта в лесном дорожном строительстве / Акинин Д.В., Борисов В.А., Фокина Е.А., Казначеева Н.И., Данилова А.А. / В сборнике: Наука сегодня: Проблемы и перспективы развития / Материалы международной научно-практической конференции: в 2 частях. Научный центр «Диспут». 2016. С. 16-17.
9. Баженов Ю.М., Шубенкин П.Ф., Дворкин Л.И. Применение промышленных отходов в производстве строительных материалов. - М.: Стройиз-дат, 1986.
COMPUTER-AIDED RECOGNITION OF COMPLEX DERMATOGLYPHIC ELEMENT IMAGES IN DIAGNOSIS OF
HEREDITARY DISEASES
Dmitriev A. V.
Candidate of Technical Sciences, associate professor Tver State Technical University, Tver
Dmitriev G.A.
Ph.D, Professor, Tver State Technical University, Tver,
Vetrov A.N.
Candidate of Technical Sciences, associate professor, Tver State Technical University, Tver
ABSTRACT
Dermatoglyphic analysis is an efficient method for early diagnosis of a patient's genetic predisposition to a particular group of hereditary diseases. Its use encounters difficulties due to high labor inputs required for processing of dermatoglyphic images. Plus, determining a patient's predisposition to certain hereditary diseases requires an expert — a skilled dermatoglyphic analysis professional. The article proposes a new approach to address the early diagnosis problem, which relies on utilization of computer-aided dermatoglyphic element recognition, and cites its application effects.
Keywords: hereditary diseases, dermatoglyphic analysis, computer-aided image processing, diagnosis
Dermatoglyphic analysis is a method applied in early diagnosis of hereditary diseases (such as diabetes, epilepsy, schizophrenia, etc.). Predisposition to such conditions could be revealed from studying a patient's genotype by measuring the anthropometric traits. In that case, dermatoglyphic study offers the most relevant practical implications [1, 2, 7, 9].
The problem of dermatoglyphic analysis is to single out a disease classifiers by investigating the palm impressions and fingerprints. Papillary ridge and inter-ridge furrow stand out as structural units of human finger, palm, and sole skin texture. The ridges evolve into various images with varying pattern frequency. The individual diversity of papillary texture structures has been overwhelmingly wide. However, despite overwhelming diversity separate dermatoglyphic elements are groupable into a relatively small number of classes, thus facilitating their analysis. Multiple studies prove
that the following appear to be the main features (descriptors) for early diagnosis of a patient's genetic predisposition to a specific disease: distal phalanx pattern type and subtype, finger papillary pattern orientation, total ridge count, flexor furrows, palm angle (atd angle), direction of palmar lines.
The distal phalanges of human fingers generally contain papillary line patterns of three major configurations: arch (A), loop (L), whorl (W). By pattern orientation on the finger tip surface, the images can be ulnar (u), radial (r) and symmetric (s). The pattern is divided into ulnar and radial loops by flow orientation of papillary lines. Should the flow open toward a little finger, the pattern shall be ulnar, and radial if opening toward a thumb. If the left and right papillary line flows run symmetrically, such pattern is called symmetric. See Fig. 1 for major pattern types.
