Technique and technology of silicates Technique and technology of silicates Техника и технология силикатов 2076-0655 120712 10.62980/2076-0655-2026-311-321 nhvttk ОСНОВНАЯ РУБРИКА MAIN RUBRIC ОСНОВНАЯ РУБРИКА DEVELOPMENT OF THERMOLYTHIC CONCRETE COMPOSITION BY MATHEMATICAL PLANNING METHOD OF EXPERIMENT РАЗРАБОТКА СОСТАВА ТЕРМОЛИТОБЕТОНА МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА Ельчищева Татьяна Федоровна Elchishcheva Tatyana Fedorovna elschevat@mail.ru Таскалиев Азамат Тюлепкалиевич Taskaliev Azamat Tyulepkalievich taskalievazamat@mail.ru Тамбовский государственный технический университет Tambov State Technical University ЧВПОУ «Западно-Казахстанский инновационно-технологический университет» Россия Private Higher Professional Educational Institution “West Kazakhstan Innovation and Technology University” Russian Federation 29 05 2026 29 05 2026 33 3 311 321 31 03 2026 25 04 2026 https://tsilicates.ru/en/nauka/article/120712/view

Разработка новых композиционных материалов требует проведения множества экспериментов. В данной статье рассматривается использование метода планирования эксперимента для поиска наилучшего состава термолитобетона. Термолитобетон, являясь многокомпонентным строительным материалом, обладает свойствами, ко-торые зависят от широкого спектра факторов, имеющих разную природу и степень влияния на характеристики композита. Использование ортогонального планирования эксперимента неэффективно при значительном разбросе значений факторов. С целью определения оптимального состава композиционного материала в данной работе применялся симплекс-решетчатый план Шеффе. На основе указанного плана была разработана модель полного третье-го порядка и определены составы термолитобетона для создания образцов, которые затем будут подвергнуты экспериментальным исследованиям для определения их свойств. Предложенный подход к планированию может способствовать оптимизации структуры сложных многокомпонентных систем.

The development of new composite materials requires a lot of experimentation. This article discusses the use of the experimental design method to find the best composition of thermolythic concrete. Thermolythic concrete, being a multi-component building material, has properties that depend on a wide range of factors of varying nature and degree of influence on the characteristics of the composite. The use of orthogonal experimental design is ineffective when there is a significant spread in factor values. In order to determine the optimal composition of the composite material, the Scheffe simplex-lattice design was used in this work. Based on the specified plan, a full third-order model was developed and the compositions of thermolythic concrete were determined to create samples, which will then be subjected to experimental studies to determine their properties. The proposed approach to planning can contribute to the optimization of the structure of complex multi-component systems.

 кремнистая порода термолит термолитобетон многокомпонентная система методы оптимизации рациональ-ный состав композиционный строительный материал методы планирования эксперимента симплекс-решетчатый план Шеффе. siliceous rock thermolite thermolythic concrete multi-component system optimization methods rational composition composite building material experimental design methods Scheffe simplex-lattice design.

Макаров, Ю.А. Симплексные методы оптимизации соста-ва композиционных строительных материалов / Ю.А. Ма-каров // Инженерный вестник Дона. 2024. №2. – Режим до-ступа: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2024/9053 (дата обращения 21.01.2026). Makarov, Yu.A. Simpleksnye metody optimizacii sosta-va kompozicionnyh stroitel'nyh materialov / Yu.A. Ma-karov // Inzhenernyy vestnik Dona. 2024. №2. – Rezhim do-stupa: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2024/9053 (data obrascheniya 21.01.2026). Эвристический подход к решению двухкритериальной задачи оптимизации композиционных материалов / В. В. Афонин, И. В. Ерофеева, В. А. Федорцов [и др.] // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. № 11(122). С. 1357-1366. – https://doi.org/10.22227/1997-0935.2018.11.1357-1366 . Evristicheskiy podhod k resheniyu dvuhkriterial'noy zadachi optimizacii kompozicionnyh materialov / V. V. Afonin, I. V. Erofeeva, V. A. Fedorcov [i dr.] // Vestnik MGSU. 2018. T. 13. № 11(122). S. 1357-1366. – https://doi.org/10.22227/1997-0935.2018.11.1357-1366 . Оптимизация состава вибропоглощающих композиций на основе бутилкаучука / О. И. Тарасова, Ю. В. Юркин, В. В. Авдонин, Н. В. Тарадаев // Эксперт: теория и практика. 2024. № 1(24). С. 53-60. https://doi.org/10.51608/26867818_2024_1_53 . Optimizaciya sostava vibropogloschayuschih kompoziciy na osnove butilkauchuka / O. I. Tarasova, Yu. V. Yurkin, V. V. Avdonin, N. V. Taradaev // Ekspert: teoriya i praktika. 2024. № 1(24). S. 53-60. https://doi.org/10.51608/26867818_2024_1_53 . Теплоизоляционные растворы с использованием верми-кулита и их оптимизация / Л. Х. Загороднюк, К. Ш. Аль Мамури Саад, Д. А. Сумской, А. Л. Бочарников // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального уни-верситета. 2023. № 1(54). С. 90-101. https://doi.org/10.24866/2227-6858/2023-1/90-101 . Teploizolyacionnye rastvory s ispol'zovaniem vermi-kulita i ih optimizaciya / L. H. Zagorodnyuk, K. Sh. Al' Mamuri Saad, D. A. Sumskoy, A. L. Bocharnikov // Vestnik Inzhenernoy shkoly Dal'nevostochnogo federal'nogo uni-versiteta. 2023. № 1(54). S. 90-101. https://doi.org/10.24866/2227-6858/2023-1/90-101 . Фёдоров, С. А. Использование метода планирования экс-перимента при определении прочностных характеристик укреплённых засолённых грунтов // Инженерный вестник Дона. 2024. № 6. Режим доступа: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2024/9297. Fedorov, S. A. Ispol'zovanie metoda planirovaniya eks-perimenta pri opredelenii prochnostnyh harakteristik ukreplennyh zasolennyh gruntov // Inzhenernyy vestnik Dona. 2024. № 6. Rezhim dostupa: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2024/9297. Афанасенко, А. А. Оптимизация зернового состава ас-фальтобетонных смесей с целью обеспечения максималь-ной плотности // Наука и техника. 2024. Т. 23. №. 3. С. 235-241. Afanasenko, A. A. Optimizaciya zernovogo sostava as-fal'tobetonnyh smesey s cel'yu obespecheniya maksimal'-noy plotnosti // Nauka i tehnika. 2024. T. 23. №. 3. S. 235-241. Agunwamba, J., Okafor, F., Tiza, M. T. Application of Scheffe’s Simplex Lattice Model in concrete mixture design and performance enhancement. Environmental Research and Technology. 2024. Vol. 7(2). Pp. 270-279. https://doi.org/10.35208/ert.1406013 . Agunwamba, J., Okafor, F., Tiza, M. T. Application of Scheffe’s Simplex Lattice Model in concrete mixture design and performance enhancement. Environmental Research and Technology. 2024. Vol. 7(2). Pp. 270-279. https://doi.org/10.35208/ert.1406013 . Ewa, D. E., Ukpata, J. O., Otu, O. N., Memon, Z. A., Alaneme, G. U., Milad, A. Scheffe’s Simplex Optimization of Flexural Strength of Quarry Dust and Sawdust Ash Pervious Concrete for Sustainable Pavement Construction. Materials. 2023. Vol. 16(2). 598. https://doi.org/10.3390/ma16020598 . Ewa, D. E., Ukpata, J. O., Otu, O. N., Memon, Z. A., Alaneme, G. U., Milad, A. Scheffe’s Simplex Optimization of Flexural Strength of Quarry Dust and Sawdust Ash Pervious Concrete for Sustainable Pavement Construction. Materials. 2023. Vol. 16(2). 598. https://doi.org/10.3390/ma16020598 . Siamardi, K., Afshar, M., Shabani, S. Performance Evalua-tion of Wet Paving Concrete Incorporating Ternary Blends of Alluvial Tuff and Limestone Aggregates Using Simplex Cen-troid Mixture Method. Periodica Polytechnica Civil Engineer-ing. 2025. Vol. 69(1). Pp. 210–219. https://doi.org/10.3311/PPci.22666 . Siamardi, K., Afshar, M., Shabani, S. Performance Evalua-tion of Wet Paving Concrete Incorporating Ternary Blends of Alluvial Tuff and Limestone Aggregates Using Simplex Cen-troid Mixture Method. Periodica Polytechnica Civil Engineer-ing. 2025. Vol. 69(1). Pp. 210–219. https://doi.org/10.3311/PPci.22666 . Abbas, B. A., Sulaimon, N. A., Abubakar, J., Jantabo, U. H., Sodiq Alabi, A., Akere, I. O. Optimization of Concrete Based on Scheffe’s Model Using Crushed Glass as Partial Replacement for Fine Aggregate. Aksaray University Journal of Science and Engineering, 2025. Vol. 9(1). Pp. 23-34. https://doi.org/10.29002/asujse.1520782. Abbas, B. A., Sulaimon, N. A., Abubakar, J., Jantabo, U. H., Sodiq Alabi, A., Akere, I. O. Optimization of Concrete Based on Scheffe’s Model Using Crushed Glass as Partial Replacement for Fine Aggregate. Aksaray University Journal of Science and Engineering, 2025. Vol. 9(1). Pp. 23-34. https://doi.org/10.29002/asujse.1520782. Prediction of the compressive strength of aluminum waste–cement concrete using Scheffe’s theory – J.I. Ari-manwa, D.O. Onwuka, M.C. Arimanwa, U.S. Onwuka. Journal of Materials in Civil Engineering. 2012. Vol. 24(2). Pp. 177-183. https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000321 . Prediction of the compressive strength of aluminum waste–cement concrete using Scheffe’s theory – J.I. Ari-manwa, D.O. Onwuka, M.C. Arimanwa, U.S. Onwuka. Journal of Materials in Civil Engineering. 2012. Vol. 24(2). Pp. 177-183. https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000321 . Mbadike, E.M., Osadebe, N.N. Application of Scheffe’s model in optimization of compressive strength of lateritic concrete. Journal of Civil Engineering and Construction Technology. 2013. Vol. 4(9). Pp. 265-274. https://doi.org/10.5897/JCECT2013.0288 . Mbadike, E.M., Osadebe, N.N. Application of Scheffe’s model in optimization of compressive strength of lateritic concrete. Journal of Civil Engineering and Construction Technology. 2013. Vol. 4(9). Pp. 265-274. https://doi.org/10.5897/JCECT2013.0288 . George, L.O., Oguaghamba, R.S., Nwankwo, P.E. Optimiza-tion of flexural strength of palm nut fibre concrete using Scheffe’s theory. Materials Science for Energy Technologies. 2019. Vol. 2(2). Pp. 272-278. https://doi.org/10.1016/j.mset.2019.01.008 . George, L.O., Oguaghamba, R.S., Nwankwo, P.E. Optimiza-tion of flexural strength of palm nut fibre concrete using Scheffe’s theory. Materials Science for Energy Technologies. 2019. Vol. 2(2). Pp. 272-278. https://doi.org/10.1016/j.mset.2019.01.008 . Akobo, I.Z., Akpila, S.B., Okedeyi, B. Optimization of compressive strength of concrete containing rubber chips as coarse aggregate based on Scheffe’s model. International Jour-nal of Civil Engineering. 2020. Vol. 7(7). Pp. 93-110. https://doi.org/10.14445/23488352/IJCE-V7I7P112 . Akobo, I.Z., Akpila, S.B., Okedeyi, B. Optimization of compressive strength of concrete containing rubber chips as coarse aggregate based on Scheffe’s model. International Jour-nal of Civil Engineering. 2020. Vol. 7(7). Pp. 93-110. https://doi.org/10.14445/23488352/IJCE-V7I7P112 . Attah, I. C., Etim, R. K., Okafor, A. N., Memon, Z. A. Opti-mization of mechanical properties of rice husk ash concrete using Scheffe’s theory. SN Applied Sciences. 2020. Vol. 2. No. 5. 928. https://doi.org/10.1007/s42452-020-2727-y . Attah, I. C., Etim, R. K., Okafor, A. N., Memon, Z. A. Opti-mization of mechanical properties of rice husk ash concrete using Scheffe’s theory. SN Applied Sciences. 2020. Vol. 2. No. 5. 928. https://doi.org/10.1007/s42452-020-2727-y . Onyelowe, K. C., Van, D. B., Igboayaka, C., Ugwuanyi, H. Scheffe optimization of swelling, California bearing ratio, compressive strength, and durability potentials of quarry dust stabilized soft clay soil. Materials Science for Energy Tech-nologies. 2019. Vol. 2. No. 1. Pp. 67-77. https://doi.org/10.1016/j.mset.2018.10.005 . Onyelowe, K. C., Van, D. B., Igboayaka, C., Ugwuanyi, H. Scheffe optimization of swelling, California bearing ratio, compressive strength, and durability potentials of quarry dust stabilized soft clay soil. Materials Science for Energy Tech-nologies. 2019. Vol. 2. No. 1. Pp. 67-77. https://doi.org/10.1016/j.mset.2018.10.005 . Silveira, C. P., Amaral, F. L. F., Vieira, C. M. F., Monteiro, S. N. Use of Simplex Lattice experimental design in the study of ornamental rock waste as filler to obtain maximum compac-tion. Cerâmica. 2011. Vol. 57. No. 344. Pp. 491-498. https://doi.org/10.1590/S0366-69132011000400018 . Silveira, C. P., Amaral, F. L. F., Vieira, C. M. F., Monteiro, S. N. Use of Simplex Lattice experimental design in the study of ornamental rock waste as filler to obtain maximum compac-tion. Cerâmica. 2011. Vol. 57. No. 344. Pp. 491-498. https://doi.org/10.1590/S0366-69132011000400018 . Kilic, A.T., Uysal, M., Aygun, B.F. et al. Multi-criteria de-cision-making optimization-based fiber-reinforced waste ce-ramic powder-based geopolymer: toward a sustainable net zero/low CO2 emission building material. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2024. Vol. 24. No. 4. 242. https://doi.org/10.1007/s43452-024-01052-y . Kilic, A.T., Uysal, M., Aygun, B.F. et al. Multi-criteria de-cision-making optimization-based fiber-reinforced waste ce-ramic powder-based geopolymer: toward a sustainable net zero/low CO2 emission building material. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2024. Vol. 24. No. 4. 242. https://doi.org/10.1007/s43452-024-01052-y . Минералы и горные породы СССР / Т. Б. Здорик, Л. Г. Фельдман, И. Н. Тимофеев, В. В. Матиас. М.: Мысль, 1970. 488 с. Mineraly i gornye porody SSSR / T. B. Zdorik, L. G. Fel'dman, I. N. Timofeev, V. V. Matias. M.: Mysl', 1970. 488 s. Cecile, S., Rousseaux, Watson W. Gregg Recent decadal trends in global phytoplankton composition. Journal of Global Biogeochemical Cycles. 2015. Vol. 29. No. 10. Рp. 1674-1688. https://doi.org/10.1002/2015GB005139 . Cecile, S., Rousseaux, Watson W. Gregg Recent decadal trends in global phytoplankton composition. Journal of Global Biogeochemical Cycles. 2015. Vol. 29. No. 10. Rp. 1674-1688. https://doi.org/10.1002/2015GB005139 . Губанов, Д.А. Строительные композиционные материа-лы на основе местных сырьевых ресурсов: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.23.05 / Д.А. Губанов. Волгоград. 2013. 25 с. Gubanov, D.A. Stroitel'nye kompozicionnye materia-ly na osnove mestnyh syr'evyh resursov: avtoref. dis. … kand. tehn. nauk: 05.23.05 / D.A. Gubanov. Volgograd. 2013. 25 s. Ахмеденов, К.М. Памятник природы «гора Большая Ичка» как уникальный объект солянокупольных ландшаф-тов Западного Казахстана / К.М. Ахмеденов, Д.М. Дудин // Молодой ученый. 2016. № 6(110). С. 314–318. Ahmedenov, K.M. Pamyatnik prirody «gora Bol'shaya Ichka» kak unikal'nyy ob'ekt solyanokupol'nyh landshaf-tov Zapadnogo Kazahstana / K.M. Ahmedenov, D.M. Dudin // Molodoy uchenyy. 2016. № 6(110). S. 314–318. Камалов, С.М., Ли, К.А. География размещения место-рождений природных ископаемых Уральской области и их народнохозяйственное значение. Уральск: Диалог, 1992. 156 с. Kamalov, S.M., Li, K.A. Geografiya razmescheniya mesto-rozhdeniy prirodnyh iskopaemyh Ural'skoy oblasti i ih narodnohozyaystvennoe znachenie. Ural'sk: Dialog, 1992. 156 s. Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям кремнистых пород (диатомит, спонголит, трепел, опока). М., 1984. 36 с. Instrukciya po primeneniyu klassifikacii zapasov k mestorozhdeniyam kremnistyh porod (diatomit, spongolit, trepel, opoka). M., 1984. 36 s. Тяпкин, В.А. Получение термолита из опочного гравия и бетона на его основе (Часть 1) / В.А. Тяпкин, В.И. Калаш-ников, И.В. Ерофеева // Современные научные исследова-ния и инновации. 2015. № 4 (48). Режим доступа: https://web.snauka.ru/issues/2015/04/51697 (дата обраще-ния 30.12.2024). Tyapkin, V.A. Poluchenie termolita iz opochnogo graviya i betona na ego osnove (Chast' 1) / V.A. Tyapkin, V.I. Kalash-nikov, I.V. Erofeeva // Sovremennye nauchnye issledova-niya i innovacii. 2015. № 4 (48). Rezhim dostupa: https://web.snauka.ru/issues/2015/04/51697 (data obrasche-niya 30.12.2024). Макридин, Н.И. Влияние фазовых превращений в про-цессе обжига опоки на ее физико-механические свойства / Н.И. Макридин, И Н. Максимова, Ю.В. Полубарова // Реги-ональная архитектура и строительство. 2020. №1(42). С. 77-85. Makridin, N.I. Vliyanie fazovyh prevrascheniy v pro-cesse obzhiga opoki na ee fiziko-mehanicheskie svoystva / N.I. Makridin, I N. Maksimova, Yu.V. Polubarova // Regi-onal'naya arhitektura i stroitel'stvo. 2020. №1(42). S. 77-85. Применение опоки Шиповского месторождения Рес-публики Казахстан в дорожном строительстве / Т. Ф. Ель-чищева, П. В. Монастырев, В. А. Езерский, А. Т. Таскалиев // Строительство и реконструкция. 2025. № 6(122). С. 88-98. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2025-122-6-88-98 . Primenenie opoki Shipovskogo mestorozhdeniya Res-publiki Kazahstan v dorozhnom stroitel'stve / T. F. El'-chischeva, P. V. Monastyrev, V. A. Ezerskiy, A. T. Taskaliev // Stroitel'stvo i rekonstrukciya. 2025. № 6(122). S. 88-98. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2025-122-6-88-98 . MasterCast® 727 (RheoFIT 727). Добавка для изготовле-ния изделий из жестких бетонных смесей c эффектом гид-рофобизации и уменьшения высолообразований. Режим доступа: www.master-builders-solutions.ru (дата обращения 21.01.2026). MasterCast® 727 (RheoFIT 727). Dobavka dlya izgotovle-niya izdeliy iz zhestkih betonnyh smesey c effektom gid-rofobizacii i umen'sheniya vysoloobrazovaniy. Rezhim dostupa: www.master-builders-solutions.ru (data obrascheniya 21.01.2026).