1. На основі положень колоїдної хімії, фізико-хімічної механіки дисперсних систем і експериментальних досліджень розроблені наукові основи одержання композиційних матеріалів на основі дисперсної системи «гідравлічне в'яжуче - комплексна поверхнево-активна речовина, що складається з гідрофільної грубодисперсної, заснованої на перехідних хімічних елементах, і лужної молекулярно-колоїдної поверхнево-активних речовин», одержуваних, як на основі портландцементного клінкера, так і шлаколужного в'яжучого. Доведено, що ці композиційні матеріали мають властивості, що відрізняються від властивостей відомих композиційних матеріалів, зокрема, підвищеними міцністю при стиску й адгезією до основних матеріалів будівельних конструкцій, а також зниженими проникністю і деформативністю, що дозволяє віднести їх до спеціальних видів композиційних матеріалів. 2. Встановлено механізм дії гідрофільної грубодисперсної, лужної молекулярно-колоїдної ПАР і їхніх сумішей у дисперсних системах, що твердіють, як на основі портландцементного клінкера, так і шлаколужного в'яжучого, що полягає в модифікації поверхні поділу між компонентами цих систем, яка призводить до зміни послідовності їхньої гідратації. При цьому доведено, що модифікація поверхні поділу між компонентами дисперсної системи «гідравлічне в'яжуче - комплексна ПАР» компонентами комплексної ПАР, полягає у їхній вибірковій хемосорбції до компонентів гідравлічного в'яжучого, що обумовлює зміни у структурі цієї системи, які полягають у специфічному фазовому складі гідратних утворень, зменшеній кількості зерен гідравлічного в'яжучого, що не гідратирувалися, і зменшеної відкритої шпаристості. Основними особливостями фазового складу гідратних утворень даної системи, який залежить від складу комплексної ПАР, виду і мінералогічного складу гідравлічного в'яжучого, є наявність: значної кількості стійких комплексних з'єднань на основі перехідних хімічних елементів, що містять значну кількість зв'язаної води та утворюються за рахунок взаємодії грубодисперсної ПАР із гідравлічним в'яжучим, і залозистих мінералів цеолітової групи, що утворюються за рахунок взаємодії гідрооксиду лужного металу з гідрофільною грубодисперсною ПАР, а також кальцієвих солей органічних кислот за рахунок взаємодії гідрооксиду кальцію, що виділяється при твердінні гідравлічного в'яжучого з лужним молекулярно-колоїдної ПАР. Це збільшує ступінь зв'язування води й оксидів кальцію і лужного металу у стійкі малорозчинні комплексні з'єднання і мікроармуванню одержуваного композиційного матеріалу вуглеводневими радикалами кальцієвих солей органічних кислот, які кольматують пори системи, надаючи гідрофобні властивості її поверхні, що, у свою чергу, призводить до зменшення її проникності, підвищенню морозостійкості і підвищенню стійкості до дії агресивних середовищ. При цьому найбільше раціональним, із погляду одержання високих конструкційних і експлуатаційних властивостей даного матеріалу, є застосування в якості гідрофільної грубодисперсної ПАР суміші оксиду і карбонату заліза у співвідношенні, близькому до 1:1 або природних гірських порід із таким співвідношенням між зазначеними з'єднаннями заліза, у якості лужної молекулярно-колоїдної ПАР - натрієвих солей органічних кислот. Визначено, що раціональний вміст комплексної ПАР у системі складає 20…25% від її дисперсної фази, у тому числі гідрофільної грубодисперсної ПАР - 19…24%, молекулярно-колоїдної ПАР - 0,35…0,45%. Це, у свою чергу, призводить до інтенсифікації процесу гідратації на 50…60%, підвищенню міцності на 30…40% і щільності на 40…45%, а також зниженню деформативності на 30…40% одержуваного композиційного матеріалу в порівнянні з відомими. 3. Встановлено, що модифікація поверхонь поділу компонентів системи «гідравлічне в'яжуче - комплексна ПАР - заповнювач», одержуваної, як на основі портландцементного клінкера, так і шлаколужного в'яжучого, комплексною ПАР за рахунок утворення стабільних гідратних утворень із високим утриманням зв'язаної води, малорозчинних з'єднань цеолітової групи і мікроармуванням поверхні вуглеводневими радикалами органічних кислот забезпечує одержання композиційного матеріалу, що володіє підвищеною міцністю при стиску, а також зниженими проникністю і деформативністю, що дозволяє віднести його до спеціальних бетонів. А пластифікація бетонної суміші комплексною ПАР покращує її удобоукладність. При цьому застосування в якості заповнювачів даної системи залізовмісних гірських порід або відходів промисловості призводить до поліпшення конструкційних і експлуатаційних властивостей матеріалу за рахунок збільшення міцності контакту між в'яжучим, що містить комплексну ПАР, і цими заповнювачами. 4. Доведено, що модифікація поверхні поділу багатокомпонентної системи «спеціальний бетон посилення - поверхня конструкції, яку посилюють» комплексною ПАР, що відбувається за рахунок хімічної й обмінної адсорбції компонентів дисперсної системи «гідравлічне в'яжуче - комплексна ПАР» на матеріалі будівельної конструкції і їхнього хімічного зрощування, призводить до підвищення адгезії продуктів твердіння даної дисперсної системи з матеріалом будівельної конструкції, забезпечуючи підвищення міцності зчеплення між елементами цієї багатокомпонентної системи. Попередня модифікація поверхні будівельної конструкції шляхом її опрацювання водяним розчином олеату натрію - одним із видів лужної молекулярно-колоїдної ПАР за рахунок утворення мікроанкерів із вуглеводневих радикалів олеїнової кислоти на цій поверхні також сприяє збільшенню міцності зчеплення спеціального бетону з матеріалом будівельної конструкції. При цьому, збільшення шпаристості бетонної поверхні за рахунок підвищеного, у порівнянні з відомими цементними системами, проникання в ці пори дисперсної системи «гідравлічне в'яжуче - комплексна ПАР» призводить до збільшення міцності механічного зчеплення спеціального бетону з бетонною поверхнею конструкції. Карбонізація цієї поверхні на глибину до 3 мм за рахунок взаємодії дисперсної системи «гідравлічне в'яжуче - комплексна ПАР» із продуктами карбонізації бетону конструкції не впливає на міцність зчеплення спеціального бетону з бетонною поверхнею, а наявність прошарку оксидів заліза товщиною до 50 мкм на поверхні металевих елементів конструкції призводить до підвищення міцності зчеплення спеціального бетону з металевою поверхнею елементів конструкцій. 5. Встановлено закономірності зміни в часі конструкційних характеристик спеціального бетону. Зокрема, інтенсивний приріст міцності на 20...…40% при незначному його гальмуванні в початкові терміни твердіння, підвищення межі міцності при стиску на 30…40% і розміру початкового модуля пругкості на 30…40%, а також зниження власної усадки на 20…25%. Підвищення експлуатаційних властивостей цього бетону полягає в підвищенні стійкості при дії агресивних середовищ на 40…50%, морозостійкості на 20…30% і зниженні проникності на 20…30%. Поліпшення конструкційних і експлуатаційних властивостей бетонів відбувається за рахунок наявності у складі продуктів гідратації спеціального цементу значної кількості високо закристалізованих гідратних утворень із високим утриманням зв'язаної води, мінералів цеолітової групи і вуглеводневих радикалів органічних кислот. 6. Розроблено основи урахування впливу комплексної ПАР і її компонентів у дисперсній системі «гідравлічне в'яжуче - комплексна ПАР» на властивості цієї системи при проектуванні її складів і складів бетону, одержуваного на її основі, для посилення будівельних конструкцій. Показано, що оцінка дії лужної молекулярно-колоїдної ПАР здійснюється зміною ступеня розрідження дисперсної системи, за рахунок дії цієї ПАР, а гідрофільної грубодисперсної ПАР - у грузькості цементного тіста, проникності і деформативності композиційного матеріалу. Розроблено методику проектування складів бетонів, як системи «гідравлічне в'яжуче - комплексна ПАР - заповнювач», для посилення будівельних конструкцій, що дозволяє прогнозувати, як його конструкційні й експлуатаційні властивості, так і технологічні властивості бетонної суміші. 7. Техніко-економічна ефективність розроблених спеціальних бетонів базується на комплексі чинників: знижених деформативності і проникності, підвищених міцностях при стиску і зчеплення з матеріалом будівельної конструкції, стійкості до дії агресивних середовищ, що гарантують одержання довговічних бетонів із високими експлуатаційними властивостями. Результати досліджень реалізовані шляхом промислового використання спеціальних бетонів підприємствами України, введенням у користування низки нормативних і методичних документів, у тому числі: ТУ У В.2. 6-14. 1-13464244-003-2003 «Бетони спеціальні для відновлення, захисти і посилення будівельних конструкцій», «Методичні рекомендації з розрахунку, посиленню і захисту будівельних конструкцій шлакошламовими лужними бетонами» і використанням у навчальному процесі при підготовці спеціалістів фаху 7. 092104 «Технологія будівельних конструкцій, виробів і матеріалів». Економічна ефективність спеціальних бетонів утворюється за рахунок збільшення міжремонтних термінів експлуатації будівельних конструкцій, за рахунок підвищеної довговічності отриманих бетонів, і склала 620727 грн. Основні положення дисертації викладені у наступних роботах: 1. Шишкин А.А. Формирование прочности гидротехнического бетона. / Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом стр-ве. вып. 1 «Обычные и гидротехнические бетоны с заданными свойствами». – Дн-ск: «Полиграфист», 1995, с.44-45. 2. Шишкин А.А. Прогнозирование прочности гидротехнического бетона / Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом стр-ве. вып. 2. – Дн-ск: «Полиграфист», 1996, с.33. 3. Шишкин А.А., Астахова Н.В. Закономерности изменения прочности бетона во времени. // Сталезалізобетонні конструкції: проектування, будівництво, експлуатація: Зб. наук. статей / Редкол.: Стороженко Л.І. (відп. ред.). - Кривий Ріг : 1998 - с. 16-18 4. Шишкин А.А. Формирование свойств бетона при производстве строительных конструкций.// Будівельні конструкції. Міжвідомчий науково - технічний збірник, вип.50 "Науково-практичні проблеми сучасного залізобетону", Київ, НДІБК, 1999, с.427-429 5. Шишкин А.А. Предупреждение аварий строительных конструкций защитой их от действия агрессивной среды. // Будівельні конструкції. Міжвідомчий науково - технічний збірник. Вип.51. “Аварії на будівлях і спорудах та їх попередження”. К.: НДБІК, 1999, с.198-201 6. Шишкин А.А., Аль-Вассаби Набиль Гигрометрические свойства дорожных бетонов в условиях сухого жаркого климата // Строительство: Сб. научн. тр. ДИИТа. - Вып. 6. - Днепропетровск, 1999. - с. 155-157. 7. Шишкин А. А. Спеціальні бетони для підсилення та захисту будівельних конструкцій. // Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Сб. научн. тр. №9, ч.1. - Дн-ск: ПГАСиА, 1999, с. 270-278. 8. Шишкин А. А. Пути повышения прочности контактной зоны бетонной обоймы с усиляемой конструкцией // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение, Вып. № 13 - Дн-ск: ПГАСА, 2000 С. 23-28. 9. Шишкин А.А. Специальные бетоны для усиления фундаментов. // Будівельні конструкції Міжвідомчий науково-технічний збірник. Вип.53. “Механіка грунтів та фундаментобудування”. Книга 2. К. : НДІБК, 2000, с. 213-218 10. Шишкин А. А. Поле составов бетона // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение, Вып. № 14- Дн-ск: ПГАСА, 2001 С. 23-28. 11. Шишкин А. А. Влияние среды твердения на свойства бетона // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение, вып. № 15 – Дн-ск: ПГАСА, 2001, с. 32-36 12. Шишкин А.А. Физическая химия контактной зоны бетонов. - Кривой Рог: Изд-во “Минерал” АГНУ, 2001. - 88 с. 13. Шишкін О.О. Спеціальні бетони для підсилення будівельних конструкцій, що експлуатуються в умовах дії агресивних середовищ. - Кривий Ріг: вид-во “Мінерал”, 2001. – 113с. 14. Шишкин А.А. Вяжущие вещества на основе отходов горнорудной промышленности. Кривой Рог: Изд-во “Минерал” АГНУ, 2001. - 67 с. 15. Шишкин А.А., Астахова Н.В. Активированные вяжущие вещества и бетоны на их основе. - Кривой Рог: Изд-во “Мінерал” АГНУ, 2001.- 104 с. 16. Пунагін В.М., Савін Л.С., Шишкін О.О. Керування властивостями бетону. - Кривий Ріг: Вид-во “Мінерал” АГНУ, 2001. - 156 с. 17. Аль-Васаби Набиль Абдулла, Шишкин А.А., Джур М.Ю. Специальные бетоны в условиях действия повышенных температур. - Кривий Ріг: Вид-во “Мінерал” АГНУ, 2001. – 104 с. 18. Шишкин А.А., Савин Ю.Л. Бетоны для усиления строительных конструкций. //Будівельні конструкції. Міжвідомчий науково - технічний збірник. Вип.54. “Реконструкція будівель і споруд. Досвід та проблеми” К. : НДІБК, 2001, с. 791-800. 19. Шишкин А. А. Физико-механические основы формирования реологических свойств бетонной смеси с гидрофильными грубодисперсными эмульгаторами // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение, вып. № 16 – Дн-ск: ПГАСА, 2002, с. 25-32. 20. Шишкин А. А. Оценка состояния защитного слоя бетона железобетонных конструкций и методы его восстановления // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение, вып. 18. – Днепропетровск: ПГАСиА, 2002. с. 215 – 218. 21. Шишкин А. А. Физико-химические процессы формирования контактной зоны между новым бетоном и материалами строительных конструкций // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение, вып. № 19 – Дн-ск: ПГАСА, 2002, с. 58-70. 22. Шишкин А. А. Технология приготовления бетонов для усиления, защиты и восстановления строительных конструкций // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение, вып. № 20 – Дн-ск: ПГАСА, 2002, с. 29-39. 23. Шишкин А. А. Формирование деформативных свойств бетонов // Будівельні конструкції. Міжвідомчий науково - технічний збірник, вип.56 "Сучасні проблеми бетону та його технологій", Київ, НДІБК, 2002, с. 147-152. 24. Зинько О.П., Шишкин А.А., Рыжкова К.С. Свойства контактной зоны эмульгированного бетона с материалами строительных конструкций // Будівельні конструкції. Міжвідомчий науково - технічний збірник, вип.58 "Перспективи розвитку будівельних конструкцій, будівель, споруд та їх основ", Київ, НДІБК, 2003, с. 235-238. 25. Пунагин В.Н. Шишкин А.А., Дзюбан А.В. Кирнев А.Д. Теория и практика назначения составов бетона. К.: УМК ВО, 1990. - 76 с. 26. Пунагин В. Н., Шишкин А.А., Калюжный Г.И. Продление срока службы строительных конструкций при реконструкции // Тез.конф. "Проблемы проектирования и технологии выполнения работ при реконструкции действующих предприятий, зданий и сооружений Пенза. ПРДЭНТП, 1991, с.46-47 27. Шишкин А.А., Калюжный Г.И. Ремонт кровли зданий, выполненной из профлиста // Тез.докл. конф. "Проблемы технологии выполнения работ при реконструкции действующих предприятий, зданий и сооружений. Пенза. ПРДЭНТП, 1992, с.42 28. Бамбура А.Н., Пунагин В.Н., Шишкин А.А., Калюжный Г.И. Методические рекомендации по расчету, усилению и защите строительных конструкций шлакошламовыми щелочными бетонами. Киев : НИИСК, 1993 - 20 с. 29. Шишкин А.А. Искусственные строительные конгломераты на основе отходов промышленности // Тез. докл. ІІ-й Международной конф. ICMB'93, Днепропетровск, 1993, с.126-127 30. Шишкин А.А., Приходько А.П., Лебедев А.А. Метод прогнозирования прочности бетона // "Материалы для строительных конструкций" Сборник тез. IY-й Международной конф. ICMB'96, Дн-ск, 1996, с.84-85 31. Шишкин А.А. Бетоны с пониженной деформативностью для производства строительных конструкций // "Науково-практичні проблеми сучасного залізобетону" Збірник тез. Київ: НДІБК, 1996, с. 271-272 32. Шишкин А.А., Астахова Н.В. Структурообразование цементного теста с добавлением отходов горнообагатительных комбинатов // Строительство. Материаловедение. Машиностроение // Сб. научн. тр. №9, ч.1. - Дн-ск: ПГАСиА, 1999, с. 317-323 33. Татаренко М.М., Шишкін О.О., Микула М.В., Коверніченко Л.М. Проектування і розрахунок основ і фундаментів під колони промислових будівель. Навчальний посібник. - Кривий Ріг, "Мінерал", 1998. -107 с. 34. Шишкин А.А., Астахова Н.В. Повышение качества цемента путем введения добавок на основе отходов ГОК // Разработка рудных месторождений / Республиканский межведомственный научно-технический сборник Вып. 71 Кривой Рог: КрТУ, 2000, с.75-79 35. Шишкин А.А., М.Ю. Кирильчук Напряженно-деформированное состояние ремонтного покрытия строительных конструкций // Зб. наук. ст. Сталезалізобетонні конструкції: дослідження, проектування, будівництво, експлуатація. Вип. 5. –Кривий Ріг: КТУ,2002. – с. 239-243. |
