Издаётся с сентября 1923 года
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science


  • СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
  • Контроль качества дисперсных компонентов порошково-активированных бетонов с помощью карт Шухарта
  • УДК 691.5
    doi: 10.33622/0869-7019.2023.08.57-69
    Владимир Трофимович ЕРОФЕЕВ1,2,3, доктор технических наук, профессор, erofeevvt@bk.ru
    Сергей Алексеевич ФЕДОСИН1, кандидат технических наук, профессор, fedosin@mrsu.ru
    Антон Николаевич КУЗЕНКОВ4, кандидат технических наук, kuzenkov@cnnrm.ru
    Сергей Степанович МОИСЕЕВ5, кандидат технических наук, sales@nsicem.ru
    Ирина Николаевна МАКСИМОВА6, кандидат технических наук, доцент, maksimovain@mail.ru
    Ирина Владимировна ЕРОФЕЕВА1,2,3, кандидат технических наук, ira.erofeeva.90@mail.ru
    Яна Андреевна САНЯГИНА2, инженер, sanyagina@mail.ru
    Алексей Михайлович ГОЛИК7, инженер, amg@pofr.ru
    1 Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, 430005 Саранск, ул. Большевистская, 68
    2 Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН), 127238 Москва, Локомотивный пр., 21
    3 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337 Москва, Ярославское ш., 26
    4 Центр нанотехнологий и наноматериалов Республики Мордовия, 430034 Саранск, ул. Лодыгина, 3, Технопарк-Мордовия, оф. 208
    5 Санкт-Петербургская цементная компания, 197183 Санкт-Петербург, просп. Приморский, 43, пом. 9, оф. 2
    6 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, 440028 Пенза, ул. Германа Титова, 28
    7 Практика реставрации, 115280 Москва, ул. Ленинская Слобода, 19, оф. 11
    Аннотация. При возведении зданий и сооружений одними из наиболее применяемых строительных материалов являются цементные бетоны. За последние несколько лет вырос спрос на строительные материалы нового поколения. При строительстве ответственных объектов используются новые виды бетонов, характеризующиеся повышенными показателями прочности и долговечности, к которым предъявляются особые требования по обеспечению качества. В данной работе рассматривается контроль качества порошково-активированных бетонов нового поколения на стадии подготовки составляющих их компонентов. С помощью контрольных карт Шухарта дана оценка возможности использования классификатора данных для разработанной подсистемы контроля качества. Метод опорных векторов - Support Vector Machine (SVM) - был рассмотрен с точки зрения его целесообразности и эффективности как инструмента осуществления классификации критических ситуаций. Сформирована база возможных решений для особых случаев, соответствующих выходу показателей процесса производства цемента, композиционных вяжущих, приготовления наночастиц наполнителей и заполнителей различного зернового состава для порошково-активированных бетонов за контрольные пределы. Программная реализация метода опорных векторов осуществлялась с использованием библиотеки LIBSVM. Дано описание процедур по подготовке накопленных данных для обучения моделей SVM. Осуществлен подбор оптимальных параметров ядер разработанных моделей, которые обеспечивают точность классификации. Построены модели SVM для всех контролируемых параметров. Для эффективной работы оператора создан человеко-машинный интерфейс, который адекватно воспроизводит предлагаемые оптимальные решения, направленные на предотвращение критических ситуаций.
    Ключевые слова: порошково-активированные бетоны, получение вяжущих и наполнителей, статистическая управляемость, контрольные карты Шухарта
  • СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
    1. Ji T., Chen C. Y., Zhuang Y. Z. Evaluation method for cracking resistant behavior of reactive powder concrete [Способ оценки стойкости к растрескиванию реакционноспособного порошкового бетона]. Construction and Building Material, 2012, no. 28, pp. 45-49. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2011.08.060
    2. Wang D., Zhang W., Ruan Y. et al. Enhancements and mechanisms of nanoparticles on wear resistance and chloride penetration resistance of reactive powder concrete [Улучшения и механизмы влияния наночастиц на износостойкость и стойкость к проникновению хлоридов в реакционноспособный порошковый бетон]. Construction and Building Material, 2018, no. 189, pp. 487-497. doi: 10.1016/j.conbuildmat. 2018.09.041
    3. Caldarone M. A. High-Strength Concrete. A practical guide [Высокопрочный бетон. Практическое руководство]. CRC Press, 2009. 252 p. doi: 10.1002/fam.791
    4. Ezeldin A. S., Balaguru P. N. Normal and high-strength fiber-reinforced concrete under compression [Фибробетон нормальной и высокой прочности при сжатии]. Journal of Materials in Civil Engineering, 1992. doi: 10.1061/(ASCE) 0899-1561(1992)4:4(415)
    5. Mao L., Barnett S.J. Investigation of toughness of ultra high performance fibre reinforced concrete (UHPFRC) beam under impact loading [Исследование ударной вязкости балки из фибробетона сверхвысоких эксплуатационных характеристик (UHPFRC) при ударной нагрузке]. International Journal of Impact Engineering, 2017. doi: 10.1016/ j.ijimpeng.2016.09.014
    6. Lee M. G., Wang Y. C., Chiu C.-Te. A preliminary study of reactive powder concrete as a new repair material [Предварительное исследование реакционноспособного порошкообразного бетона в качестве нового ремонтного материала]. Construction and Building Material, 2007, no. 21(1), pp. 182-189. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2005.06.024
    7. Aitcin P. C. Cements of yesterday and today - concrete of tomorrow [Цементы вчерашнего и сегодняшнего дня - бетон завтрашнего дня]. Cement and Concrete Research, 2000, no. 30 (9), pp. 1349-1359. doi: 10.1016/S0008-8846(00)00365-3
    8. Larrard F. Ultrafine particles for the making of very high strength concretes [Ультрадисперсные частицы для изготовления бетонов очень высокой прочности]. Cement and Concrete Research, 1989, no. 19(2), pp. 161-172. doi: 10.1016/0008-8846(89)90079-3
    9. Meleka N. N., Bashandy A. A. Feasibility of using new type of steel fibers on the properties of ultra high strength concretetle [Возможность влияния нового типа стальных волокон на свойства бетона сверхвысокой прочности]. Proc. 8th Egypt. Rural Dev. Conf. Fac. Eng. Menoufia Univ. Egypt, 2012, pp. 344-360.
    10. Wong V., Kwan A. A 3-parameter model for packing density prediction of ternary mixes of spherical particles [Трехпараметрическая модель для прогнозирования плотности упаковки тройных смесей сферических частиц]. Powder Technology, 2014. doi: 10.1016/j.powtec.2014.08.036
    11. Калашников В. И., Ерофеев В. Т., Тараканов О. В. Суспензионно-наполненные бетонные смеси для порошково-активированных бетонов нового поколения // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2016. № 4. С. 38-37.
    12. Reches Y. Nanoparticles as concrete additives: review and perspectives [Наночастицы в качестве добавок к бетону: обзор и перспективы]. Construction and Building Material, 2018. doi: 10.1016/j.conbuildmat. 2018.04.214
    13. Hou P. K., Kawashima S., Wang K. J. et al. Effects of colloidal nanosilica on rheological and mechanical properties of fly ash-cement mortar [Влияние коллоидного нанокремнезема на реологические и механические свойства зольно-цементного раствора]. Cement and Concrete Composites, 2013, pp. 35(1), pp. 12-22. doi: 10.1016/j.cemconcomp. 2012.08.027
    14. Scrivener K. L., Crumbie A. K., Laugesen P. The interfacial transition zone (ITZ) between cement paste and aggregate in concrete [Межфазная переходная зона (ITZ) между цементной пастой и заполнителем в бетоне]. Interface Science, 2004, no. 12(4), pp. 411-421. doi: 10.1023/B:INTS.0000042339.92990.4c
    15. Теремецкий К. Н. Проектирование цементных и асбестоцементных заводов. М. : Стройиздат, 1964. 165 с.
    16. Шаповалов Н. А., Строкова В. В., Череватова А. В. Оптимизация структуры наносистем на примере ВКВС // Строительные материалы. 2006. № 9. С.16-18.
    17. Каприелов С. С., Батраков В. Г., Шейнфельд А. В. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспектива // Бетон и железобетон. 1999. № 6. С. 6-10.
    18. Ерофеев В. Т., Тараканов О. В., Максимова И. Н. [и др.]. Бетоны нового поколения (структурообразование, технология и свойства). Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2022. 240 с.
    19. Алферов Ж. И., Копьев П. С., Алымов М. И., Кротов А. М. Наноматериалы и нанотехнологии. М., 2007. 102 с.
    20. Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М. : Физматлит, 2005. 416 с.
    21. Ajayan P. M., Schadler L. S., Braun A. V. Nanocomposite science and technology [Наука и технология нанокомпозитов]. Wienheim, Willey-VCY. GmbH & Co. KGaA, 2003. 230 p.
    22. Ерофеев В. Т., Фомичев В. Т., Калашников В. И. [и др.] Исследование дисперсной фазы шлама, выделяемой из природной воды при ее электрохимической и электромагнитной активации // Academia. Архитектура и строительство. 2016. № 1. С. 94-97.
    23. Научные основы нанотехнологий и новые приборы / под ред. Л. Келсалла, А. Хамли, М. Геогегана; пер. с англ. А. Д. Калашникова. Долгопрудный : Интеллект, 2011. 527 с.
    24. Комохов П. Г., Сычева А. М., Степанова И. В., Филатов И. П. Классификация размерностей наноструктур и свойства композиционных материалов // Academia. Архитектура и строительство. 2008. № 4. С. 90-92.
    25. Шабанова Н. А., Попов В. В., Саркисов П. Д. Химия и технология нанодисперсных оксидов. М. : Академкнига, 2006. 309 с.
    26. Fediuk R. S., Mochalov A. V., Bituev A. V., Zayakhanov M. E. Structuring behavior of composite materials based on cement, limestone, and acidic ash [Структурообразующие свойства композиционных материалов на основе цемента, известняка и кислой золы]. Inorganic Materials, 2019, vol. 55, no. 10, pp. 1079-1085. doi: 10.1134/s0020168519100042
    27. Dale Henderson D., Palmer M. Processing separating sands [Обработка разделительных песков]. Industrial Minerals, 2010, no. 508, p. 56.
    28. Калашников В. И., Ерофеев В. Т., Тараканов О. В. Технико-экономическая эффективность внедрения архитектурно-декоративных порошково-активированных карбонатных песчаных бетонов // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2016. № 6(690). С. 39-46.
    29. Уилер Д., Чамберс Д. Статистическое управление процессами / пер. с англ. М. : Альпина Бизнес Букс, 2009. 409 с.
    30. Кузенков А. Н. Автоматизированная подсистема контроля качества цемента на основе использования карт Шухарта // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2014. № 4. С. 134-144.
    31. Вапник В. Н. Восстановление зависимостей по эмпирическим данным. М. : Наука, 1979. 217 с.
    32. Айвазян С. А. Прикладная статистика: классификация и снижение размерности. М. : Финансы и статистика, 1989. 342 с.
    33. Chih-Wei Hsu, Chih-Chung Chang, Chih-Jen Lin. A practical guide to support vector classification [Практическое руководство по классификации опорных векторов]. 2010. Available at: http://www.csie.ntu.edu.tw/~cjlin/papers/guide/guide.pdf. (accessed15.08.2022).
    34. Chang C.-C., Lin C.-J. LIBSVM: a library for support vector machines [LIBSVM: библиотека для машин опорных векторов]. 2001. Available at: http://www.csie.ntu.edu.tw/~cjlin/libsvm. (accessed 15.08.2022).
    35. Available at: http://en.wikipedia.org/wiki/Precision_and_recall (accessed 15.08.2022). (In Russ.).
  • Для цитирования: Ерофеев В. Т., Федосин С. А., Кузенков А. Н., Моисеев С. С., Максимова И. Н., Ерофеева И. В., Санягина Я. А., Голик А. М. Контроль качества дисперсных компонентов порошково-активированных бетонов с помощью карт Шухарта // Промышленное и гражданское строительство. 2023. № 8. С. 57-69. doi: 10.33622/0869-7019.2023.08.57-69

НАЗАД