Анотація до роботи:

Никитинський А.В. Наповнені суперпластифіковані цементно-водні суспензії для герметизації і підсилення обводнених тунелів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – будівельні матеріали і вироби. – Українська державна академія залізничного транспорту, Харків, 2006.

Дисертація присвячена дослідженню і розвитку теоретичних уявлень про вплив мікронаповнювачів на структуру і властивості цементно-водних складів ЦВС і суперпластифікованих цементно-водних суспензій СПЦВС, а також розробці наповнених цементно-водних суспензій СПЦВСН для герметизації і посилення обводнених тунелів і інших споруд.

Розроблені теоретичні уявлення про мікроструктуру СПЦВСН. Як основна її структурна характеристика прийнятий коефіцієнт розсунення частинок цементу мікронаповнювачем і водою. Обгрунтована сутність оптимальної мікроструктури і її оптимальних структурних характеристик. Розроблені фізико-математичні моделі в'язкості і міцності СПЦВСН.

Виконані експериментальні дослідження, що дозволили встановити вплив домішок-суперпластифікаторів і мікронаповнювачів на в'язкість, міцність, водонепроникність і морозостійкість СПЦВСН, підтвердити коректність розроблених теоретичних уявлень.

Розроблені способи визначення оптимальних складів СПЦВСН і складів заданої міцності. Вдосконалена технологія виконання робіт з гідроізоляції і посилення обводнених тунелів.

Результати досліджень пройшли виробничо-експлуатаційну перевірку, упроваджені.

1. Суперпластифікована цементно-водна суспензія з мікронаповнювачем СПЦВСН, якій присвячена тема дисертації, дозволяє забезпечити надійну гідроізоляцію і підсилення обводнених тунелів, що руйнуються, багато з яких через недосконалість застосованих цементно-водних складів (ЦВС) і розчинів для нагнітання за обробку тунелів, знаходяться в передаварійному стані.

2. При створенні СПЦВСН розвинуто теоретичні уявлення: про мікроструктуру СПЦВСН, що формується за рахунок утворення об'ємних контактів між частками цементу і мікронаповнювача з електрогетерогенними контактами ЕГК між ними, і її мікроструктурну характеристику – коефіцієнт розсунення часток цементу мікронаповнювачем і водою l^Ц; про оптимальну мікроструктуру СПЦВСН з оптимальною кількістю добавки-суперпластифікатора (СП)_ОПТ і оптимальними структурними характеристиками (В/Ц)_ОПТ, і (Н/Ц)_ОПТ, що забезпечують високі проникаючу здатність, міцність, водонепроникність і морозостійкість СПЦВСН; про механізм впливу добавок-суперпластифікаторів на в'язкість СПЦВСН; про міцність каменю із СПЦВСН з розробкою відповідних фізико-математичних моделей.

3. Розроблено нові методики експериментальних випробувань: визначення , розмірів часток цементу і мікронаповнювача, оптимального водо-твердого відношення для мікронаповнювача (В/Н)_ОПТ; (СП)_ОПТ. Методики засновані на визначенні розрахункової і експериментальної щільності сумішей з піску, цементу, мікронаповнювача і води, на побудові графічних залежностей умовної в'язкості ЦВС і СПЦВС від В/Ц і кількості добавки СП і знаходженні вказаних характеристик за характерними точками на графіках.

4. На основі виконаних експериментальних досліджень показано, що введення мікронаповнювача, як у вигляді кварцового, так і керамзитового пилу, зменшує міцність на стиск R_СТ.28 наповненого цементного каменю ЦКН, однак збільшує міцність при згині R_ЗГ.28 у порівнянні з міцністю ненаповненого цементного каменю ЦК. При цьому кварцовий пил за рахунок ефекту, що структурує, викликає значно більше збільшення міцності R_СТ.ЗГ, ніж керамзитовий. Зменшення міцності при стиску обумовлене збільшенням дійсного водоцементного відношення (В/Ц)_ІСТ, а при згині - зменшенням деформацій (від умовно пружного стиску і швидконатікаючої повзучості) в стислій зоні зразків, що згинаються. Максимум приросту міцності при згині, а також водонепроникності і морозостійкості для ЦКН з кварцовим пилом досягається при оптимальному коефіцієнті розсунення часток цементу = 1,69 (Н/Ц0,3) за рахунок його ефекту, що структурує. Це виявляється і в конструкціях, що згинаються, у зв'язку з чим забезпечення оптимального вмісту мікронаповнювача в бетоні повинно привести до підвищення тріщиностійкості конструкції з нього.

5. За даними комплексних досліджень з допомогою ЕМС, РГ, ІКС і ДТА установлено, що із збільшенням вмісту кварцового пилу серед кристалічних продуктів гідратації в ЦКН зустрічаються в основному гексагональний гідромоносульфоалюмінат кальцію С₄АН₁₂, гідроалюмінат кальцію C₄AH₁₃ або їх тверді розчини, відсутній етрингіт, зменшується за кількістю, а потім практично зникає крупнокристалічний портландит, збільшується кількість і знижується основність гідросилікатів кальцію ГСК. Кварцовий мікронаповнювач в ЦКН взаємодіє з Са(ОН)₂, аморфізовані частинки якого покривають поверхню кварцового пилу і створюють додаткові електрогетерогенні контакти в структурі ЦКН, забезпечуючи цим збільшення міцності у порівнянні з бездобавочним ЦК при однакових В/Ц.

6. Розроблено способи визначення оптимальних складів СПЦВСН (із кварцовим пилом), а також складу із заданною міцністю. Експериментальна перевірка показала, що СПЦВСН, склади яких визначені за цими способами, мають високу текучість, водонепроникність і морозостійкість при значному (до 30-90%) зменшенні витрати цементу.

7. Вдосконалено технологію проведення робіт з гідроізоляції і підсиленню обводнених тунелів з використанням СПЦВСН, розроблено технологічну схему нагнітання СПЦВС і СПЦВСН з використанням камер і ніш тунелю, що дозволяє проводити нагнітання без перерв у русі поїздів.

8. Результати досліджень впроваджено: при корегуванні проекту і виконанні капітального ремонту залізничного тунелю на Львівській залізниці; на Південній залізниці у бетоні при підсиленні фундаменту кам’яної опори і при капітальному ремонті попередньо напруженої залізобетонної прогонової споруди залізничних мостів; при розробці нормативної документації - галузевої методики з приготування і нагнітання СПЦВС за обробку тунелю; Інструкції по нагнітанню розчинів Мінтрансу України; при розробці пам'яток і рекомендацій Міжнародної організації співробітництва залізниць ОСЗ; при проведенні учбового процесу в УкрДАЗТ.

Основні результати дисертації викладено в роботах:

1. Физико-математические модели долговременной ползучести и безнапорной водопроницаемости цементного камня и бетона / А.Н.Плугин, А.А.Плугин, О.А.Калинин, С.В.Мирошниченко, С.Н.Кудренко, А.В.Никитинский, В.А.Лютый // Зб. наук. праць. Серія «Технічні науки».- Луганськ: ЛНАУ, 2004.- №40(52). - С.145-154 (Особистий внесок здобувача – удосконалив схему прошарку новоутворень з гелю і кристалогідратів і пов'язав її з деформаціями довготривалої повзучості бетону).

2. Нова технологія ремонту кам’яних опор з силовими тріщинами / А.М. Плугін, С.В.Мірошниченко, О.А.Калінін, А.А.Плугін, В.К.Бабенко, А.В.Никитинський, В.А.Лютий // Питання підвищення надійності залізничної колії та інженерних споруд: Зб. наук. праць. - Харків: ХарДАЗТ, 2001. - Вип. 48. - С. 4-10. (Особистий внесок здобувача – виконав експериментальні дослідження, пов'язані з герметизацією опори і оптимальним складом СПЦВС визначеним за розробленою автором методикою).

3. Содержание и ремонт инженерных сооружений, работающих в сложных условиях / А.Н.Плугин, О.А.Калинин, Д.В.Шумик, А.В.Никитинский, В.К. Бабенко, А.Е.Тарасенко, А.А.Плугин // Залізничний транспорт України. – 2001. - №2(23). -
С. 49-53 (Особистий внесок здобувача – узагальнив дані про стан тунелів і описав нову технологію гідроізоляції тунелю).

4. Механизм влияния добавок-суперпластификаторов на прочность цементного камня из СПЦВС / А.Н.Плугин, Д.В.Шумик, А.А.Плугин, О.А.Калинин, А.В.Никитинский // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА; ХОТВ АБУ, 2000. - Вип. 10. – С. 138-146 (Особистий внесок здобувача – удосконалив рівняння міцності з урахуванням КГ/Г).

5. Долговременная ползучесть бетона и напряженно-деформированное состояние железобетонных изделий и конструкций / А.Н.Плугин, А.А.Плугин, С.Н.Кудренко, О.А.Калинин, С.В.Мирошниченко, Л.В.Трикоз, А.В.Никитинский, В.А.Лютый // Зб. наук. праць. - Харків: ХарДАЗТ, 2004. - С. 5-47 (Особистий внесок здобувача – виконав експерименти і узагальнив їх результати із залежності деформацій повзучості від В/Ц).

6. Гидроизоляция обводненных тоннелей / А.Н.Плугин, Арт.Н.Плугин, С.В. Мирошниченко, Д.В.Шумик, А.В.Никитинский, А.А.Плугин, Г.П.Кислый // Сучасні проблеми проектування будівництва та експлуатації споруд на шляхах сполучення: Зб. наук. праць. - Київ: УТУ, 2000. - №59. – С. - 182-186 (Особистий внесок здобувача – виконав експерименти і узагальнив їх результати із впливу на СПЦВС добавок-суперпластифікаторів SL і Дофен).

7. Долговечность конструкций и сооружений из бетона эксплуатируемых в условиях обводненности / А.Н.Плугин, А.А.Плугин, О.А.Калинин, Д.А.Плугин, О.С. Борзяк, А.В.Никитинский, О.С. Герасименко // Сучасні проблеми проектування будівництва та експлуатації споруд на шляхах сполучення: Зб. наук. праць. – Київ: УТУ, 2006. -
С. 248 – 252 (Особистий внесок здобувача – узагальнив свої дослідження по гідроізоляції тунелів і опор мостів в обводнених умовах).

8. Никитинский А.В. Влияние микронаполнителей на фазовый состав, структуру и свойства цементного камня // Зб. наук. праць. - Харків: УкрДАЗТ, 2006. – Вип. 77. -
С. 71-82

9. Спосіб визначення складу важкого бетону з мінеральним наповнювачем. / А.М.Плугін, О.А.Калінін, С.В.Мірошніченко, А.А.Плугін, Арт.М.Плугін, С.М.Кудренко, І.В.Подтележникова, О.С.Герасименко, В.А.Лютий, А.В.Никитинський - Патент UA 71122. - Опубл. 15.06.2006. - Бюл.№6 (Особистий внесок здобувача – розробив методики визначення розмірів частинок цементу, (В/Н)_ОПТ і (Н/Ц)_ОПТ).

10. Суперпластифікована цементно-водяна суспензія СПЦВС для цементації гірських порід і будівельних конструкцій: Заявка №20031210920. Україна. МПК 7 С04В28/12 / А.М.Плугін, Арт.М.Плугін, О.А.Калінін, С.В.Мірошніченко, А.А. Плугін, Д.В.Шумик, Д.А.Плугін, А.В.Никитинський, В.А.Лютий, М.Д.Костюк - Опубл. 15.11.2004. - Бюл.№11 (Особистий внесок здобувача – розробив методики визначення (В/Ц)_ОПТ і (СП)_ОПТ).

11. Спосіб визначення складу високоміцного, тріщиностійкого і водонепроникного бетону: / А.М. Плугін, О.А.Калінін, С.В.Мірошніченко, А.А.Плугін, С.М.Кудренко, В.А. Лютий, А.В.Никитинський, І.В.Подтележнікова, Г.О.Линник, М.Д.Костюк, В.О.Яковлєв. - Патент UA 62613. - Опубл. 15.12.2003. - Бюл.№12 (Особистий внесок здобувача – розробив частину, що стосується визначення складу СПЦВС в бетоні).