Анотація до роботи:

Пунагін В.В. Безпрогрівна технологія бетонів спеціального призначення. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – “Будівельні матеріали та вироби”. – Донбаська державна академія будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, м. Макіівка, 2004.

У дисертації приведено теоретичне узагальнення і вирішення питання, що полягає у розробці безпрогрівної технології бетонів спеціального призначення шляхом застосування фізико-хімічної активації цементної матриці бетону.

Проведеними дослідженнями доведено доцільність виключення технологічної операції теплової обробки бетонних і залізобетонних конструкцій, що дозволяє одержувати вироби із заданими експлуатаційними властивостями. З цією метою розроблена безпрогрівна технологія бетонів спеціального призначення, основною ознакою якої є фізико-хімічна активація цементної системи, фізична частина якої створює умови для підвищення дисперсності в'яжучої речовини, а хімічна частина міститься у введенні спеціального органо-мінерального комплексу. Укладання бетонної суміші може провадитися трьома способами як при заводському виготовленні конструкцій, так і при зведенні монолітних споруд.

Безпрогрівна технологія бетонів передбачає можливість використання звичайних портландцементів для будівництва споруд спеціального призначення внаслідок нівелювання негативного впливу трьохкальцієвого алюмінату дією органо-мінерального комплексу з утворенням малорозчинних кристалогідратів зміненої морфології та мінералогічного складу.

Встановлено зміну фізико-механічних і експлуатаційних характеристик безпрогрівного бетону на активованій в’яжучій речовині, зокрема, зниження загальної пористості до 5%, й зміну структури і властивостей контактної зони цементної матриці з заповнювачами. Активована цементна матриця бетону характеризується щільною структурою, ступінь гідратації її складає 68...81%. Відношення R_зг/R_ст підвищується до 0,42...0,44, гранична деформативність збільшується з 3610³ МПа до 6210³ МПа і з 2,210^-1% до 2,910^-1% при підвищенні міцності до 240% у порівнянні з бетоном нормального тверднення. Безпрогрівний бетон має марку по морозостійкості F 200 і вище.

У дисертації приведено теоретичне узагальнення і вирішення питання, що полягає у розробці безпрогрівної технології бетонів спеціального призначення шляхом застосування фізико-хімічної активації цементної матриці бетону.

Основні наукові і практичні результати, отримані у дисертаційній роботі, полягають у наступному.

1. Розроблена безпрогрівна технологія бетонів спеціального призначення, що полягає у наступному: фізико-хімічній активації цементної системи, фізична частина якої створює умови для підвищення дисперсності в'яжучої речовини, а хімічна частина полягає у введенні спеціального органо-мінерального комплексу; розробці складу органо-мінерального комплексу; розробці способів укладання бетонної суміші як для заводського виготовлення конструкцій, так і для монолітного будівництва.

2. Встановлено доцільність використання гіпсу в якості хімічного оптимізатора структуроутворення, що є складовою частиною органо-мінерального комплексу, яка забезпечується наступним. Присутність гіпсу у цементній системі, що активується, сприяє утворенню гідратованого продукту ізоморфного типу, іон SO₄^2- заміщає іон SiО₄^4- у гідросилікатному гелі, не змінюючи макроструктури, прискорює реакцію гідратації з утворенням додаткової кількості низькоосновних гідросилікатів, що сприяє зростанню міцності цементної матриці безпрогрівного бетону.

3. Встановлено, що відмінною рисою активованої цементної матриці безпрогрівного бетону є перекристалізація тригідросульфоалюмінату кальцію у моносульфатну форму у пластичному стані на відміну від аналогічного процесу, що проходить у цементній матриці звичайного бетону у затверділому стані, порушуючи мікроструктуру і підвищуючи пористість системи.

4. Введення в цементне тісто органо-мінерального комплексу у визначені моменти процесу активаційних дій забезпечує ріст кристалів гідросилікатів кальцію у трьох площинах. Утворення первинної коагуляційної структури, що складається з анізометричних кристалогідратних елементів різної конфігурації, забезпечує високі показники міцності бетону при згині і стиску. При укладанні бетонної суміші на активованій в'яжучій речовині анізометричні кристалогідратні елементи упаковуються таким чином, що утворюють на 2...3 порядку більше контактів на одиницю об'єму, ніж у цементній матриці пропареного бетону та нормального тверднення.

5. Встановлено можливість використання звичайних портландцементів для будівництва споруд спеціального призначення за безпрогрівною технологією внаслідок нівелювання негативного впливу трьохкальцієвого алюмінату дією органо-мінерального комплексу з утворенням малорозчинних кристалогідратів зміненої морфології та мінералогічного складу.

6. Встановлено зміну фізико-механічних і експлуатаційних характеристик безпрогрівного бетону на активованій в’яжучій речовині, зокрема, зниження загальної пористості до 5%, й зміну структури і властивостей контактної зони цементної матриці з заповнювачами. Активована цементна матриця бетону характеризується щільною структурою, ступінь гідратації її складає 68...81%. Відношення R_зг/R_ст підвищується до 0,42...0,44, гранична деформативність збільшується з 3610³ МПа до 6210³ МПа і з 2,210^-1% до 2,910^-1% при підвищенні міцності до 240% у порівнянні з бетоном нормального тверднення. Безпрогрівний бетон має марку по морозостійкості F 200 і вище.

7. Техніко-економічна ефективність розробленої безпрогрівної технології бетонів спеціального призначення базується на комплексі технологічних факторів, які гарантують одержання бетонів із заданими експлуатаційними властивостями. Економічна ефективність складається із зниження витрат цементу до 30% за рахунок заміни його мінеральним мікронаповнювачем, підвищення в’яжучого потенціалу цементу в 1,8…2,3 рази, підвищення міцності бетону на звичайних цементах у 1,7...2 рази, можливості використання тонкодисперсних шламових відходів промисловості у середньому до 20% від маси цементу, а також виключення із технологічного процесу найбільш енергоємної операції теплової обробки бетону, що має особливе значення в умовах енергетичної кризи. При цьому досягається зниження собівартості бетону до 40% без урахування підвищення довговічності конструкцій. Сумарний економічний ефект при роздільному бетонуванні склав близько 98 тис. грн.

8. Результати досліджень впроваджено в об'єднанні «Гідромонтажспецбуд» (м. Дніпропетровськ), де випущено партію залізобетонних елементів колодязів. Бетонна суміш на активованій в'яжучій речовині використовувалася при ремонті аварійних гідротехнічних споруд. Виготовлено 380 м³ залізобетонних конструкцій підсилення М 700 відстійних басейнів, загальна площа відновлених залізобетонних резервуарів склала більш 1700 м².

Основні положення дисертаційної роботи викладені у наступних публікаціях:

1. Руденко Н.Н., Пунагин В.В. Технология бетонов специального назначения//Будівництво: Збірник наукових праць Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту. – 2002. – Вип. 11. – С. 48-51. (Визначені параметри безпрогрівної технології бетонів спеціального призначення).

2. Руденко Н.Н., Пунагин В.В. Бетоны нового поколения специального назначения//Композиційні матеріали для будівництва: Збірник наукових праць/Вісник Донбаської академії будівництва і архітектури. – 2003. – Вип. 1 (38). – С. 23-27. (Визначені шляхи управління процесом структуроутворення цементної матриці безпрогрівного бетону).

3. Руденко Н.Н., Пунагин В.В., Овчаренко В.А. Особенности процесса структурообразования активированной цементной системы//Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов/ПГАСиА. – Днепропетровск. – 2003. – Вып. 22. – Ч. 1. – С. 236-241. (Встановлені особливості механізму структуроутворення активованої цементної матриці бетону).

4. Руденко Н.Н., Павленко Т.М., Пунагин В.В. Совершенствование технологии тяжелых бетонов//Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов/ПГАСиА. – Днепропетровск. – 2003. – Вып. 22. – Ч. 2. – С. 142-146. (Запропонований та теоретично обгрунтований спосіб прискорення тверднення безпрогрівного бетону).

5. Руденко Н.М., Пунагін В.В., Руденко Д.В. Безпрогрівна технологія бетонів спеціального призначення//Вісник академії: Наук. та інформ. бюл./ПДАБА: Дніпропетровськ. - 2003. - № 6. – С. 44-47. (Розроблена технологія роздільного укладання бетонної суміші).

6. Павленко Т.М., Пунагин В.В. Влияние активационных воздействий на структурообразование бетона//Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов/ПГАСиА. – Днепропетровск. – 2003. – Вып. 23. – С. 86-91. (Встановлені закономірності процесу гідратації активованої цементної системи).

7. Руденко Н.Н., Нестеренко Н.Д., Пунагин В.В. Повышение эксплуатационных характеристик транспортных сооружений//Вісник СНУ ім. В. Даля. – Луганськ. – 2003. – Вип. 9(67). – С. 204-209. (Розроблена технологія ремонту та відновлення споруд спеціального призначення).