Анотація до роботи:

Попов С.В. Дрібнозернисті щільні бетони зі спеціальними властивостями на заповнювачах із кам'яновугільних і антрацитових золошлакових матеріалів ТЕС Донбасу. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.23.05 - Будівельні матеріали та вироби. -Донбаська державна академія будівництва і архітектури, Макіївка, Державний проектний і науково-дослідний інститут промислового будівництва Донецький ПромбудНДІпроект, Донецьк, 2003.

Дисертація присвячена теоретичному та експериментальному дослідженню дрібнозернистих щільних бетонів зі спеціальними властивостями на кам'яновугільних і антрацитових золошлакових сумішах ТЕС Донбасу.

Досліджено дрібнозернисті золошлакобетони, що працюють при високих температурах, корозійностійкі, що характеризуються підвищеною щільністю і водонепроникністю, морозостійкістю, міцністю зчеплення з бетонами різного виду і витримки.

Визначено раціональні напрямки використання дрібнозернистих щільних золошлакобетонів зі спеціальними властивостями стосовно умов Донбасу. Розроблено Технологічну інструкція на виготовлення дрібнозернистих щільних бетонів на заповнювачах із золошлакових сумішей Зуєвської ТЕС і конструкцій на їх основі. Дослідно-промислові випробування виявили можливість істотного зниження собівартості 1 м³ бетону за рахунок заміни природних заповнювачів на заповнювачі із золошлакових сумішей ТЕС поточного виходу.

1. Теоретично й експериментально доведено ефективність використання кам'яновугільних і антрацитових ЗШС Зуєвської, Старобешевської і Углегорської ТЕС поточного виходу як заповнювачів при виготовленні дрібнозернистих щільних бетонів зі спеціальними властивостями, такими як підвищена водонепроникність (марка W6-W20), морозостійкість (F250-350), температуростійкість (до 800⁰С), сульфатостійкість, адгезійно-когезійна міцність.

2. За фізико-механічними, оптико-мікроскопічним, термографічним, рентгенофазовим методами, а також за методом ІЧ-спектроскопії встановлено, що середньостатистичні проби ЗШС характеризуються безперервною гранулометрією (при розмірі часток від 20 мм до 1 мкм), насипною щільністю - до 1670 кг/м³, міжзернинною пустотністю - менше 45%, маркою за подрібнюваністю – 1000; переважною складовою в ЗШС є кисле алюмосилікатне скло (65-95%). ЗШС за показниками якості відповідають вимогам ГОСТ 25592, що дає змогу одержувати бетони підвищеної щільності з малою кількістю сполучених пор.

3. Щільний контакт на межі цементний камінь-зола і цементний камінь-шлак визначається утворенням низькоосновних гідросилікатів і гідроалюмосилікатів кальцію. Цементний камінь щільно заповнює нерівності поверхні зерен шлаку. Основна частина пор жужільних зерен має закритий характер. Макрокапілярні пори в золошлакових бетонах дрібні d = 0,10-0,15 мм і розташовані на контактних нещільностях на межі міжфазного контактного шару розчинна частина – зерна шлаку. Щільовидні порожнини на контакті жужільних зерен з розчинною частиною, переходять у щільовидний зазор (довжиною до 1,5 см, завширшки 0,1-0,15 мм), що спостерігається на межі контакту розчинної частини зі слабкими і зруйнованими зернами шлаку. Щільний контакт між зернами шлаку і розчинною частиною спостерігається переважно повсюдно. Щільний контакт на межі фаз переходить у повну хімічну взаємодію.

4. З використанням експериментально-статистичного моделювання визначено, що найбільшу міцність (найменша витрата цементу в рівноміцнісному бетоні) отримано при вмісті 20% зольної фракції у складі ЗШС. При вмісті зольної фракції від 20 до 40% у складі ЗШС різниця між найменшою і найбільшою витратами цементу в рівноміцнісних бетонах з межею міцності при стиску менше 30 МПа складає до 50 кг/м³, що дозволяє використовувати ЗШС безпосередньо з відвалу без її збагачення. У бетонах з межею міцності при стиску більше 30 МПа різниця між найбільшою і найменшою витратами цементу значно збільшується.

5. Визначено вид суперпластифікатора (С-3, ДФ), що дозволяє зменшити водопотребу рівнорухливих золошлакобетонів на 10–30% і підвищити їх міцність на 40–45%, що відповідає зниженню витрати цементу на 20–25%. Для інтенсифікації процесу твердіння бетону в нормальних умовах ефективним є сполучення Са(NO₃)₂ з повітропоглинаючою домішкою СНВ, що зменшує витрату цементу до 20%.

6. За основними характеристиками (залишкова міцність при стиску після нагрівання є не менше 30%, термічна стійкість 8 – 12 теплозмін, температурна усадка 0,33 – 0,42%) бетони на кам'яновугільній ЗШС задовольняють вимогам до бетонів при температурі їх експлуатації до 800⁰С (И8 по ГОСТ 20910). При збільшенні термінів витримування в повітряно-сухих умовах до 60-90 діб бетони на антрацитових ЗШС за величиною залишкової міцності при стиску також задовольняють цим вимогам.

7. Величина зчеплення між бетоном на ЗШС і важким бетоном на 10% менше, ніж між важкими бетонами на природних заповнювачах. Максимальний тиск води, при якому не спостерігається її просочування між сполучними зонами важкого бетону на природних заповнювачах і бетоном на ЗШС дорівнює 0,8 МПа. Наведене сполучення бетонів є найбільш доцільним під час ремонтів і відновлення будівель і споруд, що експлуатуються тривалий час.

8. Визначено високу міру стійкості бетонів на кам'яновугільних ЗШС при експлуатації їх у шахтних умовах. Встановлено, що міцність бетонів на кам'яновугільних ЗШС (витрата цементу більше 255 кг/м³) зростає у часі і практично не знижується при дії агресивних шахтних вод. Для бетонів з витратою цементу менше ніж 255 кг/м³ відзначається недобір міцності у 180-добовому віці до 8-9%. Рівень недобору міцності бетонів на антрацитових ЗШС 180-добової витримки складає до 17%.

9. Розроблено Технологічну інструкцію на виготовлення дрібнозернистих щільних бетонів на заповнювачах із золошлакової суміші Зуєвскої ТЕС і конструкцій на їх основі для заводу Буддеталь ВАТ ДХК Донбасшахтобуд.

Результати досліджень впроваджено у виробництво на ряді підприємств будіндустрії Донецької області: заводі Буддеталь ВАТ ДХК Донбасшахтобуд, ТОВ ВФ Гідрозалізобетон, заводі Буддеталь ВАТ Донбасенергобуд. Зниження собівартості виготовлення 1 м³ бетонної суміші склало від 15 грн. до 48,4 грн.

Публікації автора:

1. Давиденко В.П., Попов С.В. Оптимизация составов легкобетонных смесей на основе золошлаков Донбасса //Ежегодный научно-технический сборник Донецкого ПромстройНИИпроекта Современные проблемы строительства. – Донецк. – 2001. – С.143-147.

2. Попов В.В., Брагинский В.Г., Попов С.В. Бетоны естественного твердения на заполнителе из золошлаковых смесей ТЭС//Композиційні матеріали для будівництва. Вісник Дон ДАБА. – Макіївка. – 2002. – Вип.2002–1(32). – С.76-80.

3. Братчун В.И., Попов С.В., Брагинский В.Г. Исследование водонепроницаемости мелкозернистых бетонов на золошлаковых заполнителях//Композиційні матеріали для будівництва. Вісник Дон ДАБА. – Макіївка. – 2002. – Вип.2002-1(32). – С.164-168.

4. Попов С.В. Применение мелкозернистых бетонов на золошлаковых заполнителях для ремонта железобетонных конструкций//Композиційні матеріали для будівництва. Вісник Дон ДАБА. – Макіївка. – 2002. – Вип.2002-1(32). – С.160-163.

5. Брагинский В.Г., Попов С.В. Мелкозернистые бетоны на основе минеральных топливных отходов тепловых электростанций Донбасса//Будівельні конструкції Міжвідомчий науково-технічний збірник НДІБК. Матеріали Всеукраїнської науково-технічної конференції Сучасні проблеми бетону та його технологій. – Київ. – 2002. – Вип.56. – С.97-103.

6. Попов С.В. Особенности набора прочности бетонов на основе топливных отходов ТЭС Донбасса, твердеющих без тепловой обработки//Материалы II научно-практического семинара Структура, свойства и состав бетона, вопросы теории бетоноведения и технологической практики. – Ровно. – 2002. – С.110-115.

7. Карпенко И.С., Попов С.В., Недосекина Н.Н. Кислотоупорный порошок из шлаков тепловых электростанций//Ежегодный научно-технический сборник Донецкого ПромстройНИИпроекта Современные проблемы строительства. – Донецк, – 2003. – С.166-170.

8. Братчун В.И., Попов С.В., Брагинский В.Г. Оптимизация составов мелкозернистых бетонов на основе золошлаковых отходов ТЭС Донбасса//Ежегодный научно-технический сборник Донецкого ПромстройНИИпроекта Современные проблемы строительства. – Донецк. 2003. – С.158-163.

9. Попов С.В. Применение золошлаковых смесей Славянской ТЭС в строительстве//Будівельні конструкції Міжвідомчий науково-технічний збірник НДІБК. – Київ. – 2003. – Вип.57. – С.460-464.

10. Братчун В.И., Попов С.В., Брагинский В.Г. Влияние химических добавок-ускорителей твердения Na₂SO₄, Na₂NO₃, CaCl₂, Сa(NO₃)₂ на прочность золошлакобетонов на золошлаковых смесях ТЭС Донбасса//Композиційні матеріали для будівництва. Вісник Дон ДАБА. – Макіївка. – 2003. – Вип.2003-1(38). – С.110-112.

11. Попов С.В. Исследование морозостойкости мелкозернистых бетонов с использованием золошлаковой смеси Зуевской и Старобешевской ТЭС//Композиційні матеріали для будівництва. Вісник Дон ДАБА. – Макіївка, – 2003. – Вип.2003-1(38). – С.113-116.

12. Попов С.В., Давиденко В.П. Ячеистые бетоны с применением золошлаковых отходов Кураховской ТЭС//Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – Дніпропетровськ: ПДАБА. – 2003. – №3-5. – С.115-120.

13. Попов С.В., Брагинский В.Г. Изготовление элементов шахтной крепи из плотных мелкозернистых золошлакобетонов, работающих в условиях воздействия агрессивных шахтных вод Донбасса//Бетон и железобетон в Украине Научно-технический и производственный журнал. – Полтава. – 2003. – Вып.2 – С.13-16.

14. Попов С.В., Брагинский В.Г. Мелкозернистые плотные бетоны на золошлаковых смесях ТЭС Донбасса, работающие при повышенных и высоких температурах//Будівельні конструкції Міжвідомчий науково-технічний збірник НДІБК. – Київ. – 2003. – Вип.58. – С.273-277.

Особиста участь здобувача в цих роботах. У публікаціях автором висвітлено: фізико-хімічні властивості кам'яновугільних і антрацитових ЗШС Зуєвської, Старобешевської і Вуглегірської ТЕС, золи-виносу Кураховської ТЕС поточного виходу як мінеральної сировини для виробництва бетонів [5, 7, 9, 12]; оптимізовано склади бетонів на основі ЗШС ТЕС Донбасу [1, 8]; узагальнено результати досліджень залежності міцності бетонів на ЗШС від умов твердіння [6]; досліджено вплив умов твердіння і різновидів ЗШС на водонепроникність і морозостійкість золошлакобетонів [3, 11]; розроблено склади бетонів на кам'яновугільних ЗШС ТЕС для монолітного домобудівництва, з підвищеними морозостійкістю і водонепроникністю [2]; досліджено вплив домішок-прискорювачів твердіння на динаміку набирання міцності золошлакобетонів [10]; визначено напрямки використання бетонів на ЗШС, що мають спеціальні властивості, стосовно умов Донбасу [2, 4, 13, 14].