Анотація до роботи:

Чемерис М.М. Бетони з комплексними модифікаторами пластифікуюче-прискорюючої дії – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – будівельні матеріали та вироби. Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2006.

Дисертаційна робота присвячена питанням розробки теоретичних основ отримання пластифікованих бетонів з комплексними модифікаторами пластифікуюче-прискорюючої дії на основі сульфованих нафталінформальдегідних поліконденсатів, полікарбоксилатів і високорозчинних електролітів - натрію тіосульфату та роданіду, встановленню закономірностей їх структуроутворення й тверднення. Досліджено фізико-хімічні особливості гідратації та тверднення портландцементних систем у присутності комплексних хімічних добавок поліфункціональної дії, що завдяки направленому структуроутворенню цементних систем вирішує проблему одержання високорухомих бетонних сумішей, які забезпечують в процесі тверднення задані значення ранньої і марочної міцностей бетонів. Встановлено оптимальні склади модифікованих портландцементних композицій для бетонів з покращеними експлуатаційними властивостями, доведена ефективність їх використання при зимовому монолітному бетонуванні.

1. На основі розгляду літературних джерел встановлено можливість одержання ефективних пластифікованих портландцементних композицій для монолітного будівництва за рахунок використання комплексних модифікаторів пластифікуюче-прискорюючої дії на основі суперпластифікаторів та електролітів для забезпечення направленого керування кінетикою раннього структуроутворення бетонних сумішей з підвищеною тривалою рухливістю та бетонів з необхідними будівельно-технічними властивостями.

2. Експериментальними дослідженнями впливу технологічних факторів та модифікаторів на основі різних класів поверхнево-активних речовин (ЛСТ, СНФ, ПКС) і високорозчинних електролітів на структуроутворення портландцементних композицій встановлено, що при використанні портландцементів відкритого циклу розмелення виникає доцільність активізації процесу тверднення алітової фази добавками солей лужних металів; показано їх вплив на реологічні властивості високорухомих бетонних сумішей (Р3-Р5) і кінетику набору міцності бетонів класів В15-В30.

3. Оцінка комбінованого ефекту від застосування комплексних добавок суперпластифікуючої (сульфованих нафталінформальдегідних поліконденсатів, полікарбоксилатів) і прискорюючої (Na₂S₂O₃, NaCNS) дії свідчить про синергічну дію компонентів. Встановлено принципи композиційної побудови портландцементних композицій з підвищеними значеннями пластичності та ранньої міцності, в основу яких покладена синергічна дія комплексного модифікатора пластифікуюче-прискорюючої дії, що позитивно впливає на фізико-механічні властивості бетонів. Сумісність системи “добавка - портландцемент” визначає необхідний алгоритм вибору комплексного модифікатора, який дозволяє оптимізувати рішення з погляду технологічної та економічної ефективності.

4. Комплексом методів фізико-хімічного аналізу встановлено, що початкове структуроутворення портландцементних систем визначається, в основному, особливостями адсорбційного модифікування AF_t і АF_m-фаз в присутності добавок поверхнево-активних речовин, а зростання кінетики набору міцності зумовлене прискореним гідролізом силікатних фаз портландцементу (ступінь гідратації через 1 добу зростає на 40%), що викликає ущільнення мікроструктури каменю модифікованого портландцементу за рахунок пластинчастих гексагональних кристалів, в результаті чого створюються позитивні ефекти в процесі виробництва та застосування пластифікованого бетону.

5. Використання комплексних модифікаторів пластифікуюче-прискорюючої дії для пластифікованих бетонів дозволяє в більш повній мірі реалізувати три ефекти функціональної дії: технологічний – при постійній витраті цементу та сталому водоцементному відношенні збільшити рухливість бетонної суміші без втрати міцності від Р1 до Р3…Р5; технічний - при збереженні рухливості без зміни витрати цементу за рахунок водоредукування сумішей (на 20-40%) міцність бетону зростає на 30-50 %; економічний - при збереженні постійних значень рухливості, В/Ц та заданій міцності бетону витрата цементу зменшується на 20-30 %.

6. Методом низькотемпературної дилатометрії встановлено, що при використанні комплексного модифікатора типу СНФ-РН, який синергічно поєднує суперпластифікуючу, прискорюючу та протиморозну дії, внаслідок значної водоредукції формується дрібнопориста структура цементного каменю, концентрація електроліту в ній зростає, відповідно температура замерзання порової рідини понижується до -10…-12^оС, а деформації розширення зменшуються від 1,68 до 0,9-1,2%. Комплексні модифікатори збільшують час збереження зручновкладальності бетонних сумішей та забезпечують прискорене в 1,5 рази тверднення бетонів в умовах понижених додатніх та знакозмінних температур. При цьому в 1,5-2,0 рази скорочується час досягнення критичної міцності бетону на морозі, а через 28 діб тверднення при від’ємних (до -10С) температурах одержується 30-40% марочної міцності бетону.

7. Дослідженнями будівельно-технічних властивостей бетонів встановлено, що застосування комплексних модифікаторів пластифікуюче-прискорюючої дії дозволяє забезпечити підвищену тривалу рухливість бетонної суміші та прискорити тверднення бетонів у віці 1 доби нормального тверднення на 50% і більше, досягнути підвищення міцності бетонів в проектному віці на 20-30%; розшарування високорухомої бетонної суміші з комплексними модифікаторами вдвічі менше, ніж звичайної. Модифіковані бетони характеризуються висолостійкістю, підвищеною морозостійкістю (F300), водонепроникністю (W6), атмосферостійкістю. Модуль пружності та коефіцієнт Пуасона складають відповідно Е=42,510³ МПа та = 0,18.

8. Результати моделювання агресивності дії добавок-електролітів на корозійну стійкість портландцементного каменю свідчать, що добавки натрію тіосульфату та роданіду як внутрішній фактор агресії не викликають деструктивних явищ у цементному камені, так як в розчинах Na₂S₂O₃ та NaCNS не утворюються етрингітоподібні кристалогідрати типу AF_t-фаз. Внаслідок значного водоредукування модифікованих сумішей забезпечується підвищена щільність бетону з коефіцієнтом корозійної стійкості 0,95. Комплексні модифікатори призводять до збільшення рН рідкої фази цементного каменю, що сприяє підвищенню корозійної стійкості арматури в залізобетоні.

9. Проведено промислове впровадження розроблених складів бетонів з комплексними модифікаторами пластифікуюче-прискорюючої дії при монолітному будівництві, в тому числі в умовах знакозмінних та від’ємних температур (до -10^оС). Пропозиції щодо оптимальних складів комплексних модифікаторів поліфункцірнальної дії передані виробнику добавок (ТОВ “Будіндустрія” ЛТД) і реалізовані на ТОВ „Виробниче підприємство „Львівський бетонний завод”. Загальний економічний ефект з врахуванням сучасних методів монолітного бетонування при об’ємі виробництва 9500 м³ складає 370 тис. грн.

Основні положення дисертації викладено в працях:

1. Концепція застосування модифікаторів для підвищення якості та довговічноcті залізобетону / М.А. Саницький, У.Д. Марущак, О.Т. Мазурак, М.М. Чемерис // Міжвідомчий науково-технічний збірник наукових праць „Будівельні конструкції” - Вип. 59. - К: НДІБК, 2003. – С. 448 – 455.

2. Фізико-хімічні особливості гідратації портландцементів з комплексними модифікаторами системи “Релаксол” / М.А. Саницький, У.Д. Марущак, О.Т. Мазурак, М.М. Чемерис // Будівельні матеріали та вироби. – 2003. - № 3. – С. 17-20.

3. Бетони з комплексними модифікаторами нової генерації / М.А. Саницький, О.Р. Позняк, О.Т. Мазурак, М.М. Чемерис // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. “Теорія і практика будівництва”. – 2004. – № 495. - С. 169-173.

4. Чемерис М.М. Вплив додатків-модифікаторів на структуроутворення та міцність бетонів // Вісник Одеської Державної академії будівництва та архітектури. - Вип. № 20. – Одеса: Місто майстрів. – 2005. – С. 378-382.

5. Чемерис М.М. Бетони для монолітного будівництва з комплексними модифікаторами // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. – Вип. 4. – Ч. 1. – Рівне: НУВГП, 2005. – С. 142-147.

6. Модифікатори нової генерації для бетонів / М.А. Саницький, О.Р. Позняк, У.Д. Марущак, М.М. Чемерис, О.Т. Мазурак, Г. Райманн, Р. Татаринович // Будівельні матеріали та вироби. – 2006. - № 1. – С. 5-7.

7. Пат. 11208 Україна, МПК 7С04В7/00. Зв’язуюче / М.А. Саницький, О.Р. Позняк, М.М. Чемерис, У.Д. Марущак, О.Т. Мазурак (Україна); - № 200505413; Заявлено 06.06.2005; Опубліковано 15.12.2005, Бюл. № 12.

8. Саницький М.А., Марущак У.Д., Чемерис М.М. Сучасні шляхи модифікування портландцементів для монолітного бетонування // Матеріали ІІІ наук.-практ. семінару “Структура, властивості і склад бетону” – Рівне. – 2003. – С. 180-183.

9. Бетони для монолітного будівництва на основі портландцементів з комплексними модифікаторами / М.А. Саницький, У.Д. Марущак, М.М. Чемерис, В.А. Пристай // Доп. VI Міжнар. наук.-практ. конф. “Дні сучасного бетону”. - Запоріжжя: Будіндустрія ЛТД, 2004. – С. 50-55.

10. The influence of complex modifiers on Portland cement hydration and hardening / M. Sanytsky, U. Marushchak, M. Chemerys, E. Sanakevych // IX International Scientific Conference “Current issues of civil and environmental engineering”. – Rzeszw, 2004. – P. 349-355.

11. Саницький М.А., Чемерис М.М., Марущак У.Д. Властивості бетонів з комплексними модифікаторами на основі тіосульфату та роданіду натрію // Доп. VIІ Міжнар. наук.-практ. конф. “Дні сучасного бетону”. - Запоріжжя: Будіндустрія ЛТД, 2005. – C. 5-8.

12. Комплексные модификаторы для цементных систем на основе тиосульфата и роданида натрия / М.А. Саницький, У.Д. Марущак, М.М. Чемерис, В.А. Пристай // Материалы ІІ Междунар. конф. “Бетон и железобетон. Пути развития”. – Том 6. - М.: Дипак, 2005. – С. 130 –140.