Введение к работе
Актуальность работы.
В большинстве ранее выполненных исследований для упрочнения естественных грунтов в качестве вяжущего используются известь или цемент. При этом применение цемента для закрепления слабых глинистых грунтов дает положительный эффект только при его большом расходе, иногда до 900 и более кг на м природного грунта. Однако из ряда работ известно, что для закрепления глинистых грунтов более предпочтительно применение шлакощелочного вяжущего, а не цемента. В этом случае имеет место более активное взаимодействие минералов глины и шлакощелочного вяжущего, что показывает большую прочность при меньшем расходе вяжущего.
Использование современных технических средств и программного обеспечения позволяет создать более совершенные приборы с автоматическим управлением процессом испытаний различных строительных материалов, которые широко применяются в других отраслях промышленности. Применение подобных информационно-измерительных систем с прямой и обратной связью позволяет повысить как научный уровень проводимых исследований, так и точность получаемых результатов при меньших затратах труда и большей объективности, что является современной и актуальной задачей материаловедения.
Целью настоящей работы является развитие системы контроля и оценки качества строительных глинистых композитов, укрепленных шлакощелочным вяжущим, с разработкой измерительно-вычислительного комплекса и методов испытаний при различных видах напряженного состояния.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи.
Установить закономерности формирования структуры, прочностных и деформационных свойств глинистых композитов в зависимости от требований проектных решений укрепления слабых глинистых оснований зданий и сооружений.
Создать измерительно-вычислительный комплекс, включающий в себя набор различных приборов, компьютера и средств программного обеспечения, для испытания строительных материалов при различном виде напряженного состояния и траекториях напряжений.
Разработать методику идентификации параметров для ряда определяющих уравнений.
Разработать технологию глубинного укрепления слабых глинистых массивов грунта с использованием мобильной буросмесительной установки, шлака и активизатора.
Оценить возможности и эффективность укрепления глинистых грунтов при проектировании оснований зданий и сооружений.
Научная новизна работы:
разработана комплексная методология испытания материалов с целью определения параметров и зависимостей между напряжениями и деформациями при различном виде напряженного состояния и траекториях напряжений;
разработан измерительно-вычислительный комплекс (ИВК) «АСИС» позволяющий в режиме реального времени определять функциональную зависимость между напряжениями и деформациями при различных видах напряжен-
ного состояния, для испытания строительных материалов на примере глинистых композитов;
- выявлены закономерности влияния вида напряженного состояния на
прочностные и деформационные свойства глинистых композитов.
Практическая значимость работы:
предложен комплекс методов для испытания образцов материалов с целью определения механических параметров при различном виде напряженного состояния и траекториях напряжений;
впервые предложен и реализован в научной и строительной практике ИВК «АСИС»;
впервые разработаны и реализованы входящие в состав ИВК «АСИС» испытательные приборы, измерительная система и специализированное программное обеспечение на базе ПЭВМ для управления испытаниями строительных материалов и обработки результатов испытаний, защищенные пятнадцатью патентами Российской Федерации;
разработан мобильный буросмесительный комплекс для упрочнения слабых глинистых грунтов по технологии глубинного смешивания.
На защиту выносятся:
методология исследований прочностных и деформационных свойств глинистых композитов упрочненных шлакощелочным вяжущим при различном виде напряженного состояния;
результаты экспериментальных исследований прочностных и деформационных свойств глинистого композита при различном виде напряженного состояния;
разработанный ИВК «АСИС» для испытания строительных материалов на примере глинистых композитов;
технология глубинного смешивания вяжущего и активатора с глинистым грунтом.
Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов подтверждается апробацией и широким внедрением в строительную практику, сходимостью большого числа экспериментальных данных, полученных с применением комплекса стандартных и новых высокоинформативных методов исследования, их непротиворечивостью известным закономерностям, обработкой результатов испытаний опытных образцов при решении задачи оптимизации и минимизации целевой функции в среде Mathlab.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований доложены и одобрены ведущими специалистами на следующих конференциях: МНПК (Пенза, ПГАСА, 2000, 2004), ВНПК «Градостроительство, реконструкция и инженерное обеспечение устойчивого развития городов Поволжья» (Тольятти, ТГУ, 2004); МВНТК «Актуальные вопросы строительства» (МГУ им. Огарева, 2002, 2006); ВНТК «Актуальные проблемы строительства и стройиндустрии» (ТулГУ, 2000); МНПК «Усиление оснований и фундаментов аварийных зданий и сооружений» (Пенза, ПДЗ, 2000); МНТК «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (Пенза, ПДЗ, 2001); Международная конференция «Биосферно-совместимые технологии в развитии регионов» (Курск, КГТУ, 2011).
Внедрение результатов работы. Результаты исследований и практические рекомендации, приведенные в диссертационной работе, внедрены в производст-
венный процесс ООО «КраснодарТИСИЗ» г. Краснодар, в учебном процессе Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова г. Москва, Казанском федеральном университете г. Казань и ряде других предприятий РФ.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 16 опубликованных научных работах, включая три статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 15 патентах РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений, изложена на 217 страницах машинописного текста. Материалы диссертации содержат 130 рисунков, 26 таблиц, 3 приложения. Список использованной литературы имеет 197 наименований.
Автор выражает искреннюю благодарность и признательность профессорам Болдыреву Г.Г., Калашникову В.И., Хвастунову В.Л. за научные консультации, полученные при выполнении данной работы.
