Анотація до роботи:

Луцкін Є.С. Вплив модифікації структури на теплофізичні властивості силікатних матеріалів неавтоклавного твердіння. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук з спеціальності 05.23.05 – Будівельні матеріали та вироби. – Одеська державна академія будівництва та архітектури, Одеса, 2006.

В дисертаційній роботі встановлено, що активація сировинної суміші у виді шлікеру за рахунок інтенсифікації механічних впливів, вибір оптимальних режимів виготовлення й послідовності дозування компонентів (вода, в'яжуче, дрібнозернистий заповнювач, добавка гіпсу і СП), а також заміна частини меленого кварцового піску у вапняно-кремнеземистому в’яжучому добавкою трепелу дозволила перейти від автоклавної обробки до тепловологісної при Т=85С і одержати стінові полегшені силікатні вироби з покращеними теплофізичними властивостями при нормованих R_ст, k_p та F.

За результатами багатокритеріальної оптимізації розроблений технологічний регламент та рекомендовані режими виготовлення і склади, що забезпечують одержання стінових умовно-ефективних силікатних рядових каменів В5, В7.5, В10, В12.5, маркою за морозостійкістю F15 та 1500 кг/м³ і лицевих каменів класу В10, маркою за морозостійкістю F25 та 1550 кг/м³, які мають коефіцієнт =0.460.56 Вт/мК та коефіцієнтом k_p>0.82.

Результати досліджень були впроваджені на підприємстві «Профбудкомплект» федерації професійних союзів України обсягом 150 м³. Впровадження цього матеріалу дозволить знизити витрати на будівництво будинків більше, як на 130 грн. на кожному кубометрі кладки.

1. Встановлено, що активація сировинної суміші у виді шлікеру за рахунок інтенсифікації механічних впливів, вибір оптимальних режимів виготовлення й послідовності дозування компонентів (вода, в'яжуче, дрібнозернистий заповнювач, добавка гіпсу і добавка СП), а також заміна частини меленого кварцового піску у вапняно-кремнеземистому в'яжучому добавкою трепелу дозволило: одержувати модифіковані силікатні матеріали на основі активованої сировинної суміші у виді шлікеру; знизити енергоємність виробництва силікатних виробів внаслідок переходу від автоклавної обробки до тепловологісної при Т=85С; знизити витрати паливно-енергетичних ресурсів на опалення на стадії експлуатації за рахунок одержання стінових умовно-ефективних силікатних матеріалів при нормованих міцності, водо- і морозостійкості.

2. Встановлено зміну властивостей сировинної суміші у вигляді шлікеру за рахунок зміни величини питомої поверхні добавки трепелу і вмісту добавки гіпсу. Показано, що при зміні величини питомої поверхні добавки трепелу в залежності від вмісту добавки гіпсу, можна регулювати початок тужавіння (зміна в 2–4 рази), кінець тужавіння (зміна в 1.5–3 рази), час між початком і кінцем тужавіння (зміна в 1.5–2.7 рази), температуру суміші (Т=10–20С), час гідратації (зміна в 1.5–2 рази). З урахуванням взаємовпливу між величиною питомої поверхні добавки трепелу і вмістом добавки гіпсу час початку і кінця тужавіння може змінюватися більше, ніж у 6 разів, а час гідратації – у 5 і більше разів.

3. Проведено аналіз і дана відносна кількісна оцінка зміни коефіцієнта теплопровідності за рахунок модифікації структури під впливом величин питомої поверхні добавки трепелу, вмісту добавки гіпсу і режимів твердіння. Так, під впливом величини питомої поверхні добавки трепелу максимальна відносна зміна коефіцієнта теплопровідності складає 1.6, під впливом режимів твердіння – 2.0, а під впливом величин питомої поверхні добавки трепелу, вмісту добавки гіпсу і режимів твердіння коефіцієнт теплопровідності змінюється в 3 рази. Встановлено, що величина питомої поверхні добавки трепелу дозволяє регулювати величину коефіцієнта теплопровідності та повинна назначатися з врахуванням інших технологічних параметрів. Так, на складах без гіпсу оптимальною є мала S_пит=350 величина питомої поверхні добавки трепелу, з вмістом гіпсу 2.5% – суміш малої та великої в рівних частках, а з вмістом гіпсу 5% – велика S_пит=500 м²/кг.

4. Встановлено оптимальні склади і режими твердіння для одержання стінових полегшених силікатних виробів з нормованими густиною (=14501650 кг/м³) і коефіцієнтом теплопровідності (=0.460.58 Вт/мК), які класифікуються як умовно-ефективні. Основні фізико-механічні властивості цих виробів змінюються: міцність при стиску від 6.3 до 17.8 МПа, коефіцієнт розм'якшення від 0.8 до 0.96, морозостійкість F15 та F25. Це дозволило рекомендувати состави та режими виготовлення умовно-ефективних силікатних виробів різних марок за міцністю при нормованих водо- та морозостійкості.

5. Встановлено, що при постійній густині коефіцієнт теплопровідності може змінюватися більш ніж у 1.4 рази. Показано, що ці зміни пов'язані з модифікацією структури: відношення відкритої до закритої пористості та вміст гилебрандиту змінюються більш, ніж в 2 рази, відносний середній розмір капілярів і коефіцієнт однорідності розподілу їх за розмірами – більш ніж в 1.4 рази.

6. Встановлено вплив модифікації структури на коефіцієнт теплопровідності с використанням елементів комп'ютерного матеріалознавства. Так, зв'язок коефіцієнту теплопровідності з вмістом гилебрандиту B змінюється в межах r{;С₂SH(B)}= -0.4 -0.99. Зокрема, для складів без гіпсу r = -0.4, для складів, що містять 5% гіпсу r = -0.78, а в зоні мінімуму теплопровідності r = -0.99. Зміна ступеню кореляційних зв'язків показала, що при рішенні багатокритеріальних оптимізаційних задач раціонально поетапно фіксувати значення оптимальних величин питомої поверхні добавки трепелу з урахуванням вмісту добавки гіпсу та режимів твердіння, що дозволить на основному етапі оптимізації підвисити вірогідність її результатів.

7. Проведена багатокритеріальна оптимізація складів і режимів твердіння за комплексом експлуатаційних показників якості. За результатами оптимізації розроблений технологічний регламент та рекомендовані режими виготовлення і склади, що забезпечують одержання стінових умовно-ефективних силікатних рядових каменів В5, В7.5, В10, В12.5, маркою за морозостійкістю F15 та густиною 1500 кг/м³ і лицевих каменів класу В10, маркою за морозостійкістю F25 та густиною 1550 кг/м³, які мають коефіцієнт теплопровідності 0.460.56 Вт/мК та коефіцієнтом розм'якшення >0.82.

Результати досліджень були впроваджені на підприємстві «Профбудкомплект» федерації професійних союзів України обсягом 150 м³. Техніко-економічний розрахунок з обліком нормованого для III зони України і виду стінового матеріалу термічного опору огороджуючих конструкцій показав, що впровадження цього матеріалу дозволить знизити витрати на будівництво будинків і споруд більше, як на 130 грн. на кожному кубометрі кладки.

Основні положення дисертації викладено в роботах:

1. Шинкевич Е.С., Луцкин Е.С., Политкин С.И., Бондаренко Г.Г. Возможности и особенности корреляционного анализа по ЭС-моделям в рамках композиционного материаловедения // Зб. наук. пр. ЛНАУ: Технічні науки. – Луганск, 2004. Вип. №40(52). – С.271-277.

2. Шинкевич Е.С., Манжос А.В., Сидорова Н.В., Луцкин Е.С., Политкин С.И. Моделирование результатов физико-химических исследований при анализе связи состава, структуры и свойств // Вісник ОДАБА. – Одеса, 2003. Вип. 12. – С. 286-293.

3. Шинкевич Е.С., Сидорова Н.В., Луцкин Е.С., Политкин С.И. Модифицированные силикатные композиционные материалы безавтоклавного твердения // Будівельні конструкції. Науково-технічні проблем сучасного залізобетону: Зб. наук. пр., т.1. – Київ, 2003. – С.553-558.

4. Шинкевич Е.С., Манжос А.В., Сидорова Н.В., Луцкин Е.С., Политкин С.И. Влияние минеральной добавки на структуру и свойства силикатных материалов безавтоклавного твердения // Коммунальное хозяйство городов / Техн. науки и архитектура: науч.-техн. сб. – Киев, 2003. Вып. 53. – С.338-345.

5. Шинкевич Е.С., Сидорова Н.В., Луцкин Е.С., Гнып О.П. Анализ и оптимизация структуры и свойств активированных силикатных материалов безавтоклавного твердения // Вісник ДонДАБА. Композиційні матеріали для будівництва: Зб. наук. праць. – Макіївка, 2003. Вип. 1(38). – С. 172-178.

6. Шинкевич Е.С., Сидорова Н.В., Луцкин Е.С., Гнып О.П. Особенности оптимизации составов силикатных композиций с минеральными добавками // Вісник ОДАБА. – Одеса, 2002. Вип. 6. – С.216-221.

7. Шинкевич О.С., Сидорова Н.В., Луцкін Є.С., Сидоров В.І., Політкін С.І. Деклараційний патент на винахід UA 64603А, 7 C04B28/20 від 16.02.2004г. Бюл. №2. Сировинна суміш для одержання модифікованих силікатних матеріалів та спосіб її приготування.

8. Шинкевич Е.С., Луцкин Е.С. Методы компьютерного материаловедения при анализе связи теплофизических свойств со структурой в силикатных материалах неавтоклавного твердения // МОК’44. – Одесса, 2005. – С.13-15.

9. Луцкин Е.С. Возможности использования экспериментально-статистического моделирования для корреляционного анализа между свойствами и параметрами структуры силикатных материалов // МОК’43 – Одесса, 2004. – С.31.

10. Шинкевич Е.С., Виноградский В.М., Луцкин Е.С., Гнып О.П., Дубов Ю.Г. Энергосберегающие технологии получения теплоэффективных стеновых и облицовочных материалов // Перспективні напрямки проектування житлових та громадянських будівель: зб. наук. праць. Спец. випуск ”Енергозберігаючі технології в будівництві та архітектурі”. – Київ, КиївЗНДІЕП, 2004. –С.147-148.

11. E. Shinkevich, E. Lutskin, N. Sidorova, V. Vinogradskiy, S. Politkin Modified non-autoclave hardened siliceous materials. Structure, mixture, properties //Proceedings of the 2^nd International Symposium Non-Traditional Cement & Concrete. – Brno, 2005. – Р. 141-147.