CC BY
75
УДК 691.32 DOI: 10.22227/1997-0935.2017.10.1132-1144
математическое моделирование литого
МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА С ТЕХНОГЕННыМИ ОТХОДАМИ МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
А.В. кравцов, С.В. Цыбакин, Е.Ф. кузнецова, Т.М. Евсеева
Костромская государственная сельскохозяйственная академия (КГСХА), 156530, Костромская обл., пос. Караваево, Учебный городок, д. 34
Предмет исследования: применение в технологии литых и самоуплотняющихся бетонов минеральных микронаполнителей на основе техногенных отходов цветной металлургии. Доказано, что медеплавильный гранулированный шлак можно использовать при помоле общестроительных цементов в качестве минеральной добавки до 30 % без существенного снижения активности цементов. Однако отсутствуют результаты комплексного исследования влияния шлака на пластичные бетонные смеси.
Цель исследования: определение математической зависимости влияния медеплавильного шлака на прочность бетона на сжатие и плотность через 28 сут твердения в нормальных условиях методом математического планирования эксперимента, статистическая обработка результатов, проверка адекватности разработанной модели. Материалы и методы: математическое планирование эксперимента осуществлялось в виде полного четырехфак-торного эксперимента с использованием центрального композиционного ротатабельного планирования. Математическая модель выбрана в виде полинома второй степени с использованием четырех факторов функции отклика. Результаты: построена четырехфакторная математическая модель прочности бетона в марочном возрасте и плотности, выведено уравнение регрессии зависимости функции прочности через 28 сут и плотности от концентрации цементного камня, истинного водоцементного отношения, доли тонкомолотого медеплавильного шлака и суперпластификатора на основе эфиров поликарбоксилатов. Произведена статистическая обработка результатов математического планирования эксперимента, произведена оценка адекватности построенной математической модели. Выводы: установлено, что введение медеплавильного шлака в диапазоне 30...50 % от массы цемента положительно сказывается на прочности бетона при совместном использовании с суперпластификатором. Увеличение доли суперпластификатора свыше 0,16 % по сухому компоненту приводит к снижению прочности литых бетонов. Разработанные составы литых мелкозернистых бетонных смесей могут использоваться в густоармированных бетонных конструкциях, имеющих высокие требования по крупности заполнителей и пластичности смеси.
КЛЮчЕВЫЕ СЛОВА: медеплавильный шлак, помол, поликарбоксилатный суперпластификатор, органомине-ральная добавка, утилизация, литой мелкозернистый бетон, математическое моделирование
ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Кравцов А.В., Цыбакин С.В., Кузнецова Е.Ф., Евсеева Т.М. Математическое моделирование литого мелкозернистого бетона с техногенными отходами медеплавильного производства // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. Вып. 10 (109). С. 1132-1144.
№ О
MATH MODELING OF CAST FINE-GRAINED CONCRETE WITH INDUSTRIAL WASTES OF COPPER PRODUCTION
A.V. Kravtsov, S.V. Tsybakin, E.F. Kuznetsova, T.M. Evseeva
Kostroma State Agricultural Academy (KSAA), 34 Uchebniy gorodok, Karavaevo poselok, Kostroma oblast, O 156530, Russian Federation
Subject: applying mineral microfillers on the basis of technogenic wastes of non-ferrous metallurgy in the technology of cast and self-compacting concrete. The results of experiments of scientists from Russia, Kazakhstan, Poland and India show that (4 copper smelting granulated slag can be used when grinding construction cements as a mineral additive up to 30 % without
significantly reducing activity of the cements. However, there are no results of a comprehensive study of influence of the
5 slag on plastic concrete mixtures.
О Research objectives: establishment of mathematical relationship of the influence of copper slag on the compressive
strength and density of concrete after 28 days of hardening in normal conditions using the method of mathematical design ^ of experiments; statistical processing of the results and verification of adequacy of the developed model.
О Materials and methods: mathematical experimental design was carried out as a full 4-factor experiment using rotatable
t central composite design. The mathematical model is selected in the form of a polynomial of the second degree using four
factors of the response function.
Results: 4-factor mathematical model of concrete strength and density after curing is created, regression equation is derived for dependence of the 28-days strength function and density on concentration of the cement stone, true water-cement ratio, I- dosage of fine copper slag and superplasticizer on the basis of ether polycarboxylates. Statistical processing of the results of
О mathematical design of experiments is carried out, estimate of adequacy of the constructed mathematical model is obtained.
ig Conclusions: it is established that introduction of copper smelting slag in the range of 30...50 % by weight of cement positively
1132 © А.В. Кравцов, С.В. Цыбакин, Е.Ф. Кузнецова, Т.М. Евсеева
affects the strength of concrete when used together with the superplasticizer. Increasing the dosage of superplasticizer in excess of 0.16 % of the dry component leads to a decrease in the strength of cast concrete. The developed compositions of cast fine-grained concrete mixtures can be used in high-density reinforcement concrete structures with strict requirements for size of fillers and plasticity of mixture.
KEY WORDS: copper slag, grinding, polycarboxylate superplasticizer, organo-mineral additive, waste recycling, cast fine-grained concrete, math modelling
FOR CITATION: Kravtsov A.V., Tsybakin S.V., Kuznetsova E.F., Evseeva T.M. Matematicheskoe modelirovanie litogo melkozernistogo betona s tekhnogennymi otkhodami medeplavil'nogo proizvodstva [Math Modeling of Cast Fine-Grained Concrete with Industrial Wastes of Copper Production]. 2017, vol. 12, issue 10 (109), pp. 1132-1144.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время подробно изучены и широко применяются минеральные добавки на основе зол от сжигания рисовой шелухи, белой сажи, шлаков из доменных и мартеновских печей в технологии бетонов. Меньшее распространение ввиду отсутствия экспериментальных данных имеет медеплавильный гранулированный шлак [1].
В настоящее время проводится разработка бетонов повышенной пластичности с использованием тонкомолотого медеплавильного шлака в диапазоне 30.. .50 % от массы цемента и суперпластификатора на основе эфиров поликарбоксилатов.
Целью настоящего исследования является создание математической модели марочной прочности мелкозернистого бетона в зависимости от структурных характеристик бетонной смеси и долей использованных добавок и проведение статистической обработки результатов [2-6].
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Среди существующих способов вторичной переработки медных шлаков в настоящее время разработаны следующие:
1) переработка шлаков путем термической плавки с последующим барботажем газообразных восстанавливающих реагентов, таких как смесь природного газа с кислородсодержащими газами [7];
2) переработка шлаков путем восстановительной плавки в присутствии сульфидизаторов пири-тосодержащих материалов [8];
3) одностадийная или многостадийная переработка шлаков путем карбидотермической плавки шихты, содержащей исходный шлак и восстанавливающие реагенты [9].
Существенным недостатком вышеперечисленных способов является необходимость применения пиритосодержащего сырья, что способствует привлечению дополнительных объемов железных руд (п. 1.2), и необходимость применения дорогостоящих восстанавливающих реагентов (п. 3), что существенно повышает себестоимость переработки шлаков.
Результатами опытов ученых России, Казахстана, Польши и Индии показано, что медеплавиль-
ный гранулированный шлак можно использовать при помоле общестроительных цементов в качестве минеральной добавки в количестве 10.30 % без существенного снижения активности цементов [10].
Шлаки медеплавильного производства, расположенные преимущественно на территории Челябинской области и Республики Казахстан, в настоящее время утилизируются посредством их применения в химической промышленности, производстве керамических изделий и производстве гранулированного материала для пескоструйной обработки металлов. Также, согласно ГОСТ 1018020121, медеплавильный шлак можно использовать в качестве мелкого заполнителя при производстве бетонных изделий. Однако данные направления использования не позволяют в полной мере произвести быструю рациональную утилизацию отходов цветной металлургии, так как имеют низкий спрос на производственном рынке и не реализуют химический реактивный потенциал данного вида техногенных отходов [11-17].
Ранее в работе [18] были представлены данные исследования влияния тонкомолотого медеплавильного шлака на свойства мелкозернистых бетонов низкой пластичности. Согласно полученным результатам, медеплавильный шлак при низких расходах цемента и низких значениях соотношения В/Ц является низкоэффективным материалом, так как при этих параметрах бетонной смеси значительно сокращается объем продуктов совместной гидратации частиц цемента и шлака по сравнению с пластичными смесями.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
При проведении экспериментов были использованы следующие материалы:
1) портландцемент производства ЗАО «Мор-довцемент» ЦЕМ I 42.5Б (ГОСТ 31108-20032, ГОСТ 3 05 1 5-973) с нормальной густотой 27,5 %,
1 ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.
2 ГОСТ 31108-2003 Цементы общестроительные. Технические условия.
3 ГОСТ 30515-97 Цементы. Общие технические условия.
Л
Ф
0 т
1
S
*
о
У
Т
о 2
К)
В
г
3 У
о *
Ф О
О >
с во
активностью (28 сут) 50,0 МПа, удельной поверхностью смеси £ = 5511 см2/г;
уд
2) песок Храмцовского месторождения (пос. Храмцово, Ивановская область) с модулем крупности М = 2,8, плотностью р = 1620 кг/м3, водопо-
кр ^ ^ г нас
требностью Вп = 5 %;
3) гранулированный медеплавильный шлак Карабашского медеплавильного завода 4-часового помола с удельной поверхностью смеси £ = = -7832 см2/г, р = 3227 кг/м3, р = 1338 кг/м3,уво-
' ' ист ' ' нас
допотребностью Вп = 27,5 %;
4) суперпластификатор на основе поликарбок-силатных эфиров «Хидетал-ГП-9 Альфа Б» производства ГК «СКТ-Стандарт».
Химический состав медеплавильного шлака ЗАО «Карабашмедь» следующий:
Наименование оксида SiO2
А1203
СаО ZnO MgO
К20 тю„
Массовая доля, % 48,10 31,66 5,89 5,61 3,29 1,00 0,641 0,214
Математическое планирование эксперимента осуществлялось в виде полного четырехфакторно-го эксперимента с использованием центрального композиционного ротатабельного планирования В". Математическая модель выбрана в виде полинома второй степени:
= Р0 +ЁX + Ё Р.ХХ +£р,,хД
,=1 /> 1, 1 =1 ,=1
где Y" — функция отклика; X., X. — факторы варьирования; Р0, р., р., р.. — коэффициенты уравнений регрессии.
Характеристики матрицы математического планирования эксперимента представлены в табл. 1.
Математическое планирование эксперимента для 4-факторной модели осуществляется на основе 31 опыта, состоящих из 16 опытов, формирующих ядро плана ПФЭ, восьми опытов для определения значения функции отклика в звездных точках и семи опытов для определения центра плана. Данный вид
математического планирования эксперимента был принят в связи с высокой эффективностью и точностью результатов моделирования при оптимизации многокомпонентных бетонных смесей [19-29].
Твердение образцов осуществлялось в нормальных влажных условиях. Через 28 сут проводилось исследование прочности образцов с помощью гидравлического пресса П-50, исследование плотности с помощью лабораторных весов «Масса-К ВК». Исследование пластичности смеси производилось по расплыву конуса на встряхивающем столике.
Для независимой переменной Х1 приведенный диапазон обеспечивает разницу между значениями звездных точек [-2; +2] в 137 кг/м3. Данное значение было принято для предотвращения малой пластичности смеси на нижней границе интервала и для предотвращения расслоения бетонной смеси на верхней границе интервала. Диапазоны переменных X и Х4 обеспечивают высокую пластичность смеси, соответствующую литым и самоуплотняющимся бетонам. Значения уровней варьирования независимой переменной Х3 были определены в результате предварительных экспериментов.
результаты исследования
Результаты экспериментов математического планирования показаны в табл. 2.
Разработанные составы бетонных смесей имеют высокую пластичность и способны к самостоятельному уплотнению без применения вибрирования и штыкования. Расплыв конуса на встряхивающем столике всех бетонных смесей находился в диапазоне 33.40 см.
Полученная матрица результатов позволяет произвести комплексную оценку влияния указанных факторов на прочность бетона на осевое сжатие через 28 сут твердения в нормальных условиях.
Для построения математической модели функции отклика рассчитывались следующие статистические показатели:
1) среднее значение функции в точке плана
1 к
Y = - ЁХ,
(*ц Табл. 1. Факторы варьирования и их уровни
Факторы варьирования Значения уровней варьирования
-2 -1 0 1 2
Х1 — объемная концентрация цементного камня С 0,22 0,240 0,260 0,280 0,30
Х2 — истинное водоцементное отношение В/Ц 'ист 0,2425 0,2525 0,2625 0,2725 0,2825
Х3 — медеплавильный шлак, % от массы цемента 30 35 40 45 50
Х4 — суперпластификатор, % от массы цемента 0,145 0,16 0,175 0,19 0,205
2 о
н *
о
X 5 I н
о ф
Табл. 2. Результаты экспериментов математического планирования
Номер эксперимента Х1 Х3 Х4 Прочность
С В/Ц гот Медеплавильный шлак, % Суперпластификатор, % на сжатие (28 сут), МПа Плотность, кг/м3
1 0,24 0,2525 35 0,16 37,3 2208
2 0,28 0,2525 35 0,16 50,6 2244
3 0,24 0,2725 35 0,16 42,7 2224
4 0,28 0,2725 35 0,16 50,6 2252
5 0,24 0,2525 45 0,16 44,2 2224
6 0,28 0,2525 45 0,16 54,2 2331
7 0,24 0,2725 45 0,16 46,1 2243
8 0,28 0,2725 45 0,16 50,0 2265
9 0,24 0,2525 35 0,19 39,7 2213
10 0,28 0,2525 35 0,19 48,9 2269
11 0,24 0,2725 35 0,19 34,7 2160
12 0,28 0,2725 35 0,19 44,7 2258
13 0,24 0,2525 45 0,19 42,1 2226
14 0,28 0,2525 45 0,19 52,6 2287
15 0,24 0,2725 45 0,19 39,0 2178
16 0,28 0,2725 45 0,19 51,4 2353
17 0,22 0,2625 40 0,175 33,5 2172
18 0,30 0,2625 40 0,175 51,3 2282
19 0,26 0,2425 40 0,175 43,1 2255
20 0,26 0,2825 40 0,175 44,2 2256
21 0,26 0,2625 30 0,175 45,7 2232
22 0,26 0,2625 50 0,175 49,4 2271
23 0,26 0,2625 40 0,145 50,5 2235
24 0,26 0,2625 40 0,205 46,4 2328
25 0,26 0,2625 40 0,175 46,5 2271
26 0,26 0,2625 40 0,175 45,0 2210
27 0,26 0,2625 40 0,175 46,7 2239
28 0,26 0,2625 40 0,175 44,9 2256
29 0,26 0,2625 40 0,175 45,0 2245
30 0,26 0,2625 40 0,175 46,3 2270
31 0,26 0,2625 40 0,175 45,9 2261
где k — количество повторных экспериментов; У ^ — значение функции эксперимента;
2) квадрат отклонения смоделированного значения, определяемый по формуле
(У-ф
3) смоделированное значение функции отклика У;
4) дисперсия воспроизводимости в центре плана
-
N -
(к + 2)-( к +1)
2
- (N0 -1)
V2 -
, Ь 3 (У - У)2
^0 1 1 -1
где N — количество экспериментов в центре плана;
5) общая остаточная сумма квадратов отклонения плана
N / ~ч2
^-X (У - У);
1-1
6) оценка адекватности дисперсии
Смоделированное значение функции вычислялось автоматизированным методом наименьших квадратов.
Проверку адекватности полученного уравнения регрессии производили по критерию Фишера при доверительной вероятности 95 % как оптимальной для технических систем. Модель принимается адекватной, если соблюдается условие
F < Е
р »'
где Ер — расчетное значение критерия Фишера; Е1 — табличное значение критерия Фишера.
Расчетное значение критерия Фишера определяется по формуле
00
Ф
0 т
1
*
О У
Т
0
1
м
В
г
3
у
о *
V2
F = ^ Р с<2 ■
В результате обработки данных получены следующие уравнения регрессии функций отклика:
^с2Ж = 45,471 + 4,617 х, - 0,425 х2 +1,492 х3 --1,367 х4 - 0,762 хС -0,449 х22 + +0,526 х32 + 0,751 х42 -0,550 х1 х2 --0,225 х1 х3 + 0,438 х1 х4 - 0,175 х2х3 --1,037 х2 х4 + 0,237 х3 х4, К2 = 0,946;
рср = 2253,8 + 33,13 х -2,56 х2 +15,50 х3 + + 4,44 х4 - 7,13 х2 -1,20 х22 - 0,51 х32 + + 6,18 х42 + 4,84 х1 х2 + 9,79 х1 х3 + +12,77 х1 х4 + 0,80 х2х3 -1,20 х2х4 + 0,17х3х4, Я2 = 0,775.
Полученные уравнения регрессии свидетельствуют о положительном влиянии медеплавильного шлака на прочность бетона на сжатие, что
подтверждает коэффициент уравнения 1,492 для переменной Х3. Отрицательное значение коэффициента переменной Х4 говорит о том, что увеличение количества суперпластификатора в бетонной смеси, помимо увеличения пластичности смеси, приводит к уменьшению прочности бетона. Это объясняется тем, что излишние молекулы поликарбоксилатов формируют плотную многослойную полимерную пленку на поверхности зерен цемента и значительно ограничивают доступ воды в зону гидратации цементных зерен. Несмотря на это, уменьшение доли пластифицирующей добавки ниже указанного диапазона не целесообразно, так как это приведет к резкому сокращению пластичности смеси и потере свойства самоуплотнения. Также стоит отметить, что коэффициенты переменных Х1 и Х2 в обоих уравнениях регрессии подтверждают выполнение основного закона прочности бетона.
В соответствии с приведенными выше формулами была произведена статистическая обработка данных экспериментов и оценка их адекватности. Результаты обработки представлены в табл. 3.
Как видно из проведенных расчетов, критерий Р для обоих функций меньше 4,06, следова-
Табл. 3. Факторы варьирования и их уровни
Функция отклика Параметры дисперсии Критерий Фишера
£0 £2 Рр Р,
Л28 сж 1,05 39,52 3,85 3,67 4,06
Рср 329,67 11691,30 1136,16 3,45
Н
Ф Рис. 1. Изолинии прочности бетона в зависимости от параметров С и В/Цист при использовании 40 % меде-В0 плавильного шлака и 0,175 % суперпластификатора
Рис. 2. Изолинии прочности бетона в зависимости от параметров С и В/Ц при использовании 45 % медеплавильного шлака и 0,175 % суперпластификатора
Рис. 3. Изолинии прочности бетона в зависимости от параметров С и В/Ц при использовании 45 % медеплавильного шлака и 0,19 % суперпластификатора
тельно, модель является адекватной. Коэффициент детерминации R2 для модели марочной прочности составляет 0,946, что свидетельствует о высокой степени определимости математической модели. Функция плотности является тяжело определимой в связи с влиянием большего количества факторов,
однако полученная степень достоверности считается рабочей, так как R2 > 0,75.
На рис. 1-3 представлены изолинии влияния концентрации цементного теста и истинного водо-цементного отношения на функцию отклика У — прочность мелкозернистого бетона через 28 сут.
00
Ф
0 т
1
*
О У
Т
0
1
м
В
г 3
у
о *
о со о"
О
Рис. 4. Изолинии прочности бетона в зависимости от параметров С и В/Ц при использовании 45 % медеплавильного шлака и 0,16 % суперпластификатора
№ О
О >
с во
N ^
2 о
н *
о
X 5 I н
о ф
Рис. 5. Изолинии прочности бетона при соотношении В/Цист = 0,2625 и доле суперпластификатора 0,175%
Из рис. 1-4 видно, что увеличение доли тонкомолотого медеплавильного шлака приводит к изменению изолиний зависимости прочности бетона от концентрации цементного теста и истинного водоцементного отношения, но без значительного увеличения общего уровня прочности. Это говорит о том, что увеличение доли шлака свыше 45 % не-
целесообразно. Однако при увеличении массовой доли суперпластификатора до 0,19 % сухого вещества происходит увеличение прочности при высоких уровнях концентрации цементного теста.
Большее количество цемента, вступившего в гидратацию, формирует большее количество вторичных продуктов гидратации, с которыми впо-
св К й Ч
а
о и о к
л §
я се Ч С и
ч
К
п о
ч §
03
о
о
1П
о
о
"V \ \ 0
55 ^
15
35 1 1
0,22
0,24
0,26 0,28 0,30
Концентрация цементного теста С Рис. 6. Изолинии прочности бетона при соотношении В/Ц = 0,2525 и 0,145 % суперпластификатора
следствии начинает взаимодействие медеплавильный шлак, при этом пластифицирующая добавка увеличивает эффективность этого химического взаимодействия. Следовательно, сокращение доли суперпластификатора приводит к снижению эффективности химических реакций и уменьшению степени уплотнения бетонной смеси.
На рис. 5-7 представлены изолинии влияния доли медеплавильного шлака и концентрации цементного теста на функцию отклика Y — прочность мелкозернистого бетона через 28 сут.
На рис. 5 видна четкая зависимость между долей медеплавильного шлака и прочностью бетона. При любой концентрации цементного камня увеличение доли минеральной добавки приводит к росту прочности на 4...5 МПа (8.10 %) по сравнению с образцом с минимальной долей шлака в 30 %.
При увеличении расхода цемента уменьшается общий объем пор цементного камня в бетонном образце, так как образуется большее количество продуктов гидратации, и микроструктура бетона является более плотной. При постоянной зависимости используемого количества шлака от расхода цемента и прочих равных условиях увеличение интервала между изолиниями подтверждает, что тонкомолотый медеплавильный шлак в смешанном вяжущем также выполняет роль микронаполнителя, заполняющего микропоры цементного камня.
Из рис. 5-7 видно, что увеличение доли пластификатора до 0,19 % и повышение истинного соотношения В/Ц приводит к снижению прочности, что подтверждает основной закон прочности бетона. В то же время снижение количества пластифицирующей
добавки и воды в границах рассмотренного диапазона практически не влияет на прочность литого бетона. Это говорит о том, что в исследованных диапазонах данных факторов крайняя точка ядра плана «-1» соответствует оптимальному значению, при котором достигается высокая прочность при сохранении высокой пластичности смеси. Дальнейшее снижение доли неизбежно приводит к снижению пластичности и удобоукладываемости бетонной смеси.
Согласно полученным результатам, оптимальным составом литых бетонных смесей с тонкомолотым медеплавильным шлаком стал состав № 6, который имел прочность 54 МПа. Он соответствует нижней границе значений факторов Х2 и Х4 и верх- е ней границе значений факторов Х1 и Х4. о
X
ВЫВОДЫ М
Г
На основании проведенных экспериментов У и результатов их обработки можно сделать следу- ^ ющие выводы: о
1) введение медеплавильного шлака массовой долей 30.50 % положительно сказывается на проч- ^ ности бетона при совместном использовании с су- ^ перпластификатором;
2) увеличение доли суперпластификатора свы- у ше 0,16 % по сухому компоненту приводит к сни- О жению прочности литых бетонов. Оптимальный 1 диапазон использования пластифицирующей до- о бавки — это 0,145.0,16 %; 1
3) построенная математическая модель и уравнения регрессии являются адекватными согласно
оценке адекватности по критерию Фишера, подтверждают положительное взаимодействие шлака и суперпластификатора и могут использоваться для расчета состава литого мелкозернистого бетона с использованием техногенных отходов медеплавильного производства;
4) разработанные составы мелкозернистых бетонных смесей могут использоваться в густоарми-рованных бетонных конструкциях, имеющих высокие требования по крупности заполнителей.
Полученные результаты являются частью комплексного изучения возможности утилизации отвалов медеплавильного шлака Южного Урала при производстве бетонных работ при одновременном снижении затрат на производство бетонных работ. В перспективе развития данного исследования находится изучение самоуплотняющихся тяжелых конструкционных бетонов с тонкомолотым медеплавильным шлаком.
№ О
X
О >
с
10
N ^
2 о
н >
о
X S I h
О ф
литература
1. Касторных Л.И. Добавки в бетоны и строительные растворы. Ростов н/Д. : Феникс, 2007. 221 с.
2. Коновалова В.С., Румянцева В.Е. Влияние хлоридов на защитные способности бетона в железобетонных конструкциях // Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы (Smartex). 2015. № 1. С. 308-312.
3. Свинцов А.П., Николенко Ю.В., Харун М.И., Казаков А.С. Влияние вязкости нефтепродуктов на деформативные свойства бетона // Инженерно-строительный журнал. 2014. № 7 (51). С. 16-22.
4. Вешнякова Л.А., Айзенштадт А.М. Оптимизация гранулометрического состава смесей для получения мелкозернистых бетонов // Промышленное и гражданское строительство. 2012. № 10. С. 19-22.
5. Ерофеев В.Т., Смирнов В.Ф., Балатхано-ва Э.М. и др. Исследование биостойкости наполнен-
ных цементных композитов в лабораторных и натурных условиях // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2015. № 1. С. 41-47.
6. Постникова О.А., Лукутцова Н.П., Маца-енко А.А., Пинчукова И.Н. Оценка коррозионной стойкости декоративного бетона с добавкой на-нодисперсного диоксида титана // Бетон и железобетон — взгляд в будущее : науч. тр. III Всеросс. (II Междунар.) конф. по бетону и железобетону (г. Москва, 12-16 мая 2014 г.). М., 2014. С. 199-205.
7. Гудим Ю.А., Голубев А.А. Эффективные способы утилизации отходов металлургического производства Урала // Экология и промышленность России. 2008. № 12. С. 4-8.
8. Баженов Ю.М. Технология бетона. М. : Изд-во АСВ, 2002. 500 с.
9. Худяков И.Ф., Кляйн С.Э., Агеев Н.Г. Металлургия меди, никеля, сопутствующих элементов
и проектирование цехов. М. : Металлургия, 1993. 431 с.
10. Купряков Ю.П. Шахтная плавка вторичного сырья цветных металлов. М. : ЦНИИцветмет экономики и информации, 1995. 164 с.
11. Шаповалов Н.А., Загороднюк Л.Х., Тикуно-ва И.В. и др. Шлаки металлургического производства — эффективное сырье для получения сухих строительных смесей // фундаментальные исследования. 2013. № 1. С. 167-172.
12. Юшков Б.С., Семенов С.С. Применение отходов металлургических предприятий для производства бетона // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. 2014. № 1. С. 556-558.
13. Светлов А.В., Потапов С.С., Потапов Д.С. и др. Исследование возможности извлечения цветных металлов и производства строительных материалов из шлаков медно-никелевого производства // Вестник Мурманского Государственного Технического Университета. 2015. № 2. Т. 18. С. 335-344.
14. Дьяченко А.Н., Крайденко Р.И., Порывай Е.Б., Чегринцев С.Н. Вскрытие медеплавильных шлаков хлоридом аммония // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2013. № 5. С. 9-12.
15. Котельникова А.Л. Оценка шлаков медеплавильных производств как потенциальных источников тяжелых металлов (на примере медеплавильного шлака среднеуральского медеплавильного завода) // Леса России и хозяйство в них. 2011. № 1. С. 36-38.
16. Леонтьев Л.И., Дюбанов В.Г. Техногенные отходы черной и цветной металлургии и проблемы окружающей среды // Экология и промышленность России. 2011. № 4. С. 32-35.
17. Романова С.М., Ярошевский А.Б. Утилизация шлаков литьевого производства цветных металлов // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 5. С. 195-199.
18. Кравцов А.В., Цыбакин С.В., Виноградова Е.А., Бородина Л.М. Бетоны с органоминеральной добавкой на основе тонкомолотого шлака медеплавильного производства // Вестник МГСУ. 2016. № 2. С. 86-97.
19. Оськин С.П., Салахетдинов Ф.Ф. Центральное композиционное рототабельное планирование при оптимизации параметров нанотехнологическо-го процесса получения резистивных пленок рения // Вестник Московского государственного открытого университета. Москва. Серия: Техника и технология. 2012. № 4. С. 44-52.
20. Сулейманова Л.А., Кара К.А. Оптимизация состава неавтоклавного газобетона на композиционном вяжущем // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова.
2012. № 2. С. 28-30.
21. Гатылюк А.Г., Грызлов В.С. Определение оптимального состава мелкозернистого шлакобетона на отходах металлургического производства // Вестник Череповецкого государственного университета. 2013. № 1 (47-2). С. 9-11.
22. Старчюков Д.С., Мандрица Д.П., Ко-
В.В., Степанова И.В. Математическое моделирование эксперимента при получении высокопрочного тяжелого бетона с зольсодержащими добавками // Технологии бетонов. 2015. № 5-6 (106-107). С. 64-70.
23. Щербань. Е.М., Стельмах С.А., Серебряная И.А. и др. Оптимизация факторов, влияющих на эффективность обработки пенобетонных смесей воздействием переменного электрического поля // Инженерный вестник Дона. 2013. № 4. С. 197-201.
24. Ерофеев В.Т., Смирнов В.Ф., Светлов Д.А. и др. Оптимизация составов цементных композитов с фунгицидными добавками на основе гуанидина // Приволжский научный журнал. 2014. № 2. С. 41-51.
25. Ефремова О.В., Демидов С.В., Грызлов В.С. Математическое моделирование строительного дре-вошлакового композиционного материала // Вестник Череповецкого государственного университета.
2013. № 2 (46-1). С. 17-22.
26. Бондаренко Г.В. Проектирование состава бетона на основе вторичных продуктов производства череповецкого промышленного узла методом математического планирования эксперимента // Вестник Череповецкого государственного университета. 2012. № 1 (37-2). С. 7-11.
27. Долотова Р.Г., Верещагин В.И., Смирен-ская В.Н. Определение составов ячеистых бетонов различной плотности при использовании полевош-патово-кварцевых песков методом математического планирования // Строительные материалы. 2012. № 12. С. 16-19.
28. Сизова Н.Д., Михеев И.А. Алгоритм решения задачи проектирования состава бетона методом математического планирования эксперимента // Восточноевропейский журнал передовых технологий. 2010. № 6 (44). С. 8-10.
29. Соловьева Л.Н., Чантурия Ю.В., Ткебуча-ва П.Д. Оптимизация состава композиционного вяжущего с использованием метода математического планирования эксперимента // Ресурсоэнергоэффек-тивные технологии в строительном комплексе региона : сб. науч. тр. по мат. II Всеросс. науч.-практ. конф. Саратов : Изд-во СГТУ, 2012. № 2. С. 51-55.
00
Ф
0 т
1
S
*
о
У
Т
о 2
К)
В
г
3
у
о *
Поступила в редакцию 2 февраля 2017 г. Принята в доработанном виде 5 июля 2017 г. Одобрена для публикации 29 сентября 2017 г.
О
(8
Об авторах: кравцов Алексей Владимирович — аспирант кафедры технологии, организации и экономики строительства, костромская государственная сельскохозяйственная академия (кГСХА), 156530, Костромская обл., пос. Караваево, Учебный городок, д. 34, [email protected]. ORCID: 0000-0002-94860751;
Цыбакин Сергей Валерьевич — кандидат технических наук, доцент, декан архитектурно-строительного факультета, костромская государственная сельскохозяйственная академия (кГСХА), 156530, Костромская обл., пос. Караваево, Учебный городок, д. 34, [email protected]. ORCID: 0000-0001-5924-5406;
кузнецова Екатерина Федоровна — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии, организации и экономики строительства, костромская государственная сельскохозяйственная академия (кГСХА), 156530, Костромская обл., пос. Караваево, Учебный городок, д. 34, [email protected]. ORCШ: 0000-0001-5687-0521;
Евсеева Татьяна Михайловна — магистрант, костромская государственная сельскохозяйственная академия (кГСХА), 156530, Костромская обл., пос. Караваево, Учебный городок, д. 34, [email protected]. ORCID: 0000-0002-9583-8150.
REFERENCES
1. Kastomykh L.I. Dobavki v betony i stroitel'nye rastvory [Admixtures for Concrete and Mortars]. Ros-tov-na-Donu, Feniks Publ., 2007, 221 p. (In Russian)
2. Konovalova V.S., Rumyantseva V.E. Vliyanie khloridov na zashchitnye sposobnosti betona v zhelezo-betonnykh konstruktsiyakh [The Influence of Chlorides on the Protective Ability of Concrete in Reinforced Concrete Structures]. Fizika voloknistykh materialov: struktura, svoystva, naukoemkie tekhnologii i materialy (Smartex) [Physics of Fibrous Materials: Structure, Properties, Science Technologies and Materials (Smartex)]. 2015, no. 1, pp. 308-312. (In Russian)
3. Svintsov A.P., Nikolenko Yu.V., Kharun M.I., Kazakov A.S. Vliyanie vyazkosti nefteproduktov na deformativnye svoystva betona [Effect of Viscosity of Petroleum Products on Deformation Properties of Concrete]. Inzhenerno-stroitel'nyy zhurnal [Magazine of Civil Engineering]. 2014, no. 7 (51), pp. 16-22.
CB (In Russian)
4. Veshnyakova L.A., Ayzenshtadt A.M. Optimi-w zatsiya granulometricheskogo sostava smesey dlya po-
lucheniya melkozernistykh betonov [Optimization of the £ Granulometric Composition of Mixtures for Obtaining £ Fine-Grained Concrete]. Promyshlennoe i grazhdanskoe Ç stroitel'stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2012, ¿g no. 10, pp. 19-22. (In Russian) ^ 5. Erofeev V.T., Smirnov V.F., Balatkhanova E.M. t et al. Issledovanie biostoykosti napolnennykh tsement-£ nykh kompozitov v laboratornykh i naturnykh uslovi-|2 yakh [Investigation of the Biostability of Filled Cement ¡^ Composites in Laboratory and Natural Conditions]. O Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova [Bulletin of BSTU ■5 named after V.G. Shukhov]. 2015, no. 1, pp. 41-47. £ (In Russian)
6. Postnikova O.A., Lukuttsova N.P., MatH saenko A.A., Pinchukova I.N. Otsenka korrozionnoy Q stoykosti dekorativnogo betona s dobavkoy nanodis-10 persnogo dioksida titana [Investigation of the Bio-
stability of Filled Cement Composites in Laboratory and Natural Conditions]. Beton i zhelezobeton — vzg-lyad v budushchee : nauchnye trudy III Vserossiyskoy (II Mezhdunarodnoy) konferentsii po betonu i zhelezo-betonu (g. Moskva, 12-16 maya 2014 g.) [Concrete and Reinforced Concrete — a Look Into the Future: Scientific Works of the III All-Russian (II International) Conference on Concrete and Reinforced Concrete, Moscow, 12-16 May 2014]. Moscow, 2014, pp. 199-205. (In Russian)
7. Gudim Yu.A., Golubev A.A. Effektivnye spo-soby utilizatsii otkhodov metallurgicheskogo proizvod-stva Urala [Efficient Ways of Utilization of Wastes from the Urals Metallurgical Production]. Ekologiya i pro-myshlennost'Rossii [Ecology and Industry of Russia]. 2008, no. 12, pp. 4-8. (In Russian)
8. Bazhenov Yu.M. Tekhnologiya betona [Concrete Technology]. Moscow, ASV Publ., 2002, 500 p. (In Russian)
9. Khudyakov I.F., Klyayn S.E., Ageev N.G. Met-allurgiya medi, nikelya, soputstvuyushchikh elementov i proektirovanie tsekhov [Metallurgy of Copper, Nickel, Associated Elements and Design of Workshops]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1993, 431 p. (In Russian)
10. Kupryakov Yu.P. Shakhtnaya plavka vtorich-nogo syr'ya tsvetnykh metallov [Shaft Melting of Secondary Raw Materials of Non-Ferrous Metals]. Moscow, TsNIItsvetmet ekonomiki i informatsii, 1995, 164 p. (In Russian)
11. Shapovalov N.A., Zagorodnyuk L.Kh., Tiku-nova I.V. et al. Shlaki metallurgicheskogo proizvod-stva — effektivnoe syr'e dlya polucheniya sukhikh stroitel'nykh smesey [Slag Metallurgical Production — Effective Feedstock for Dry Mixes]. Fundamental'nye issledovaniya [Fundamental Research]. 2013, no. 1, pp. 167-172. (In Russian)
12. Yushkov B.S., Semenov S.S. Primenenie otkhodov metallurgicheskikh predpriyatiy dlya proiz-
vodstva betona [Application of Waste Metallurgical Enterprises for the Concrete Production]. Modern-izatsiya i nauchnye issledovaniya v transportnom komplekse [Modernization and Scientific Research in the Transport Complex]. 2014, no. 1, pp. 556-558. (In Russian)
13. Svetlov A.V., Potapov S.S., Potapov D.S. et al. Issledovanie vozmozhnosti izvlecheniya tsvet-nykh metallov i proizvodstva stroitel'nykh materialov iz shlakov medno-nikelevogo proizvodstva [Investigation of Possibility of Recovery Nonferrous Metals and Producing Building Materials From Copper-Nickel Smelterslag]. Vestnik MGTU [Proceedings of the Murmansk State Technical University]. 2015, no. 2. vol. 18, pp. 335-344. (In Russian)
14. D'yachenko A.N., Kraydenko R.I., Pory-vay E.B., Chegrintsev S.N. Vskrytie medeplavil'nykh shlakov khloridom ammoniya [Breakdown of Copper-Smelting Slag by Ammonia Chloride]. Izvestiya vysshi-kh uchebnykh zavedeniy. Tsvetnaya metallurgiya [Proceedings of Higher Schools. Nonferrous Metallurgy]. 2013, no. 5, pp. 9-12. (In Russian)
15. Kotel'nikova A.L. Otsenka shlakov medeplavil'nykh proizvodstv kak potentsial'nykh istoch-nikov tyazhelykh metallov (na primere medeplavil'nogo shlaka sredneural'skogo medeplavil'nogo zavoda) [Copper Slag as Potential Heavy Metals Cource (Midle-Ural Copper Melt Plant AS Example)]. Lesa Rossii i khozy-aystvo v nikh [Forests of Russia and Their Economy]. 2011, no. 1, pp. 36-38. (In Russian)
16. Leont'ev L.I., Dyubanov V.G. Tekhnogennye otkhody chernoy i tsvetnoy metallurgii i problemy okru-zhayushchey sredy [Technogenic Wastes of Ferrous and Nonferrous Metallurgy and Environmental Problems]. Ekologiya i promyshlennost' Rossii [Ecology and Industry of Russia]. 2011, no. 4, pp. 32-35. (In Russian)
17. Romanova S.M., Yaroshevskiy A.B. Utilizatsi-ya shlakov lit'evogo proizvodstva tsvetnykh metallov [Utilization of Slags of theNon-Ferrous Metals Casting Production]. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta [Herald of Kazan Technological University]. 2011, no. 5, pp. 195-199. (In Russian)
18. Kravtsov A.V., Tsybakin S.V., Vinogrado-va E.A., Borodina L.M. Betony s organomineral'noy dobavkoy na osnove tonkomolotogo shlaka medeplavil'nogo proizvodstva [Concrete with Organic Mineral Admixture Based on Fine Grinding Cooper Slag]. Vestnik MGSU [Proceedings of the Moscow State University of Civil Engineering]. 2016, no. 2, pp. 86-97. (In Russian)
19. Os'kin S.P., Salakhetdinov F.F. Tsentral'noe kompozitsionnoe rototabel'noe planirovanie pri opti-mizatsii parametrov nanotekhnologicheskogo protsessa polucheniya rezistivnykh plenok reniya [Central Composite Rototabel Planning for Optimizing the Parameters of the Nanotechnological Process for the Production of Resistive Rhenium Films]. VestnikMoskovskogo gosu-darstvennogo otkrytogo universiteta. Moskva. Seriya:
Tekhnika i tekhnologiya [Bulletin of the Moscow State Open University. Moscow. Series: Technics and Technology]. 2012, no. 4, pp. 44-52. (In Russian)
20. Suleymanova L.A., Kara K.A. Optimizatsiya sostava neavtoklavnogo gazobetona na kompozitsion-nom vyazhushchem [Optimization of the Composition of Non-Autoclaved Aerated Concrete on Composite Binder]. Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova [Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov]. 2012, no. 2, pp. 28-30. (In Russian)
21. Gatylyuk A.G., Gryzlov V.S. Opredelenie optimal'nogo sostava melkozernistogo shlakobetona na otkhodakh metallurgicheskogo proizvodstva [Defining the Optimal Composition of Fine-Grained Slag Stone at Wastes of Metallurgical Production]. Vestnik Chere-povetskogo gosudarstvennogo universiteta [Cherepovets State University Bulletin]. 2013, no. 1 (47-2), pp. 9-11. (In Russian)
22. Starchyukov D.S., Mandritsa D.P., Kozhin V.V., Stepanova I.V. Matematicheskoe mod-elirovanie eksperimenta pri poluchenii vysokoprochno-go tyazhelogobetona s zol'soderzhashchimi dobavka-mi [Mathematical Simulation of the Experiment for Obtaining High-Strength Heavy Concrete with Lime Additives]. Tekhnologii betonov [Concrete Technologies]. 2015, no. 5-6 (106-107), pp. 64-70. (In Russian)
23. Shcherban' E.M., Stel'makh S.A., Sere-bryanaya I.A. et al. Optimizatsiya faktorov, vliyay-ushchikh na effektivnost' obrabotki penobetonnykh smesey vozdeystviem peremennogo elektricheskogo polya [Optimization of Factors Affecting the Efficiency of Processing of Foam Concrete Mixes by Variable Electric Field]. Inzhenernyy vestnik Dona [Engineering Journal of Don]. 2013, no. 4, pp. 197-201. (In Russian)
24. Erofeev V.T., Smirnov V.F., Svetlov D.A. et al. Optimizatsiya sostavov tsementnykh kompozi-tov s fungitsidnymi dobavkami na osnove guanidina [Optimization of Composition of Cement Composites with Fungicide Additives on the Basis of Guanidine]. Privolzhskiy nauchnyy zhurnal [Privolzhsky Scientific Journal]. 2014, no. 2, pp. 41-51. (In Russian)
25. Efremova O.V., Demidov S.V., Gryzlov V.S. Matematicheskoe modelirovanie stroitel'nogo drevosh-lakovogo kompozitsionnogo materiala [Mathematical Modeling of Construction Timber-Slag Composite Material]. Vestnik Cherepovetskogo gosudarstvennogo universiteta [Cherepovets State University Bulletin]. 2013, no. 1 (46), pp. 17-22. (In Russian)
26. Bondarenko G.V. Proektirovanie sostava betona na osnove vtorichnykh produktov proizvod-stva cherepovetskogo promyshlennogo uzla metodom matematicheskogo planirovaniya eksperimenta [Designing the Composition of Concrete Based on Secondary Products Produced by the Cherepovets Industrial Site Using the Mathematical Design of the Experiment]. Vestnik Cherepovetskogo gosudarstvennogo universiteta [Cherepovets State University Bulletin]. 2012, no. 1 (37-2), pp. 7-11. (In Russian)
m
ф
0 т
1
s
*
о
У
Т
0 s
1
К)
В
г
3
у
о *
27. Dolotova R.G., Vereshchagin V.I., Smirens-kaya V.N. Opredelenie sostavov yacheistykh betonov razlichnoy plotnosti pri ispol'zovanii polevoshpato-vo-kvartsevykh peskov metodom matematicheskogo planirovaniya [Determination of the Composition of Mesh-Resistant Concrete of Various Densities Using Feldspar-Quartz Sands by the Method of Mathematical Planning]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2012, no. 12, pp. 16-19. (In Russian)
28. Sizova N.D., Mikheev I.A. Algoritm resh-eniya zadachi proektirovaniya sostava betona metodom matematicheskogo planirovaniya eksperimenta [The Algorithm of the Problem Decision of Concrete Structure Designing by the Method of Mathematical Planning of Experiment]. Vostochno-evropeyskiy zhurnal peredovykh
tekhnologiy [Eastern-European Journal of Enterprise Technologies]. 2010, no. 6 (44), pp. 8-10. (In Russian) 29. Solov'eva L.N., Chanturiya Yu.V., Tkebu-chava P.D. Optimizatsiya sostava kompozitsionnogo vy-azhushchego c ispol'zovaniem metoda matematicheskogo planirovaniya eksperimenta [Optimization of the Composite Binder Composition Using the Method of Mathematical Experiment Planning]. Resursoenergoef-fektivnye tekhnologii v stroitel'nom komplekse regiona : sbornik nauchnykh trudov po materialam II Vserossi-yskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Resource-Efficient Technologies in the Construction Complex of the Region : Collection of Scientific Works on the Materials II All-Russian Scientific and Practical Conference]. Saratov, Saratov State Technical University, 2012, no. 2, pp. 51-55. (In Russian)
Received February 2, 2017. Accepted in revised form July 5, 2017. Approved for issue on September 29, 2017.
About the authors: Kravtsov Aleksey Vladimirovich — Postgraduate student, Department of Building Technology, Management and Economy, Kostroma State Agricultural Academy (KSAA), 34 Uchebniy gorodok, Karavaevo poselok, Kostroma oblast, 156530, Russian Federation; [email protected]. ORCID: 0000-00029486-0751;
Tsybakin Sergey Valerievich — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Dean of the Faculty of Architecture and Civil Engineering, Kostroma State Agricultural Academy (KSAA), 34 Uchebniy gorodok, Karavaevo poselok, Kostroma oblast, 156530, Russian Federation; [email protected]. ORCID: 0000-0001-5924-5406;
Kuznetsova Ekaterina Fedorovna — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Con-strcution Technology, Management and Economy, Kostroma State Agricultural Academy (KSAA), 34 Uchebniy gorodok, Karavaevo poselok, Kostroma oblast, 156530, Russian Federation; [email protected]. ORCID: 00000001-5687-0521;
Evseeva Tatyana Michaylovna — Master's Student, Kostroma State Agricultural Academy (KSAA), 34
Uchebniy gorodok, Karavaevo poselok, Kostroma oblast, 156530, Russian Federation; [email protected]. ORCID: 00000002-9583-8150.
№ О
О >
с
10
<N
S о
H >
о
X
s
I h
О ф
