Анотація до роботи:

Герасименко О.С. Збільшення проникної здатності та міцності рідкого скла

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.23.05 - будівельні матеріали та вироби. - Українська державна академія залізничного транспорту, Харків, 2008.

Дисертація присвячена дослідженню і розвитку теоретичних уявлень про процеси структуроутворення і формування властивостей при твердінні та нагнітанні рідкого скла, а також розробленню нових матеріалів і технологій з метою забезпечення високої несучої здатності і продовження довговічності основ із слабких ґрунтів.

На основі критичного аналізу уявлень про структуроутворення рідкого скла про його проникання в ґрунт із позиції колоїдної хімії і фізико-хімічної механіки дисперсних систем і матеріалів показана можливість значного поліпшення властивостей рідкого скла за рахунок його модифікування добавкою натрієвої солі поліметиленполінафталінсульфокислоти, що являє собою високодисперсну систему зі змінним електроповерхневим потенціалом – негативним до затвердіння рідкого скла, що потім стає позитивним при його твердінні (С-3 звичайно застосовується як добавка-суперпластифікатор для портландцементу).

Наведено аналіз хімічних реакцій рідкого скла з різними речовинами (кислотами, лугами, солями й ін.), що впливають на твердіння таких композицій, визначені структурні елементи, що виникають у цих реакціях, а також величини і знаки їх електроповерхневих і рівноважних електроповерхневих потенціалів.

Показано, що в залежності від виду речовин, що додаються в рідке скло, механізми твердіння визначаються розклинювальним тиском між зарядженими частками дисперсної фази (структурних елементів) композиції на основі рідкого скла як високодисперсної системи за участю молекулярної (притягувальної), електростатичної і структурної (відштовхуючих), електрогетерогенної (між частками з протилежними електроповерхневими потенціалами), що також притягувальна, складових розклинювального тиску.

Наведено результати експериментальних досліджень впливу модифікатора С-3 на міцність рідкого скла й суміші піску та рідкого скла з різним вмістом С-3, водостійкість, його реологічні властивості, проникну здатність і потенціал течії. Дослідження підтвердили, що модифікування рідкого скла добавкою С-3 у кількості 7,8 % збільшує міцність, водостійкість і проникну здатність рідкого скла.

Розроблено датчик і методику для діагностики вологісного стану ґрунтів.

Матеріали дисертації використовуються в навчальному процесі при підготовці спеціалістів і магістрів за фахом 7.092101 "Промислове і цивільне будівництво" і 7.100502 "Залізничні споруди і колійне господарство".

1. На основі критичного аналізу уявлень про структуроутворення рідкого скла, про його проникання в ґрунт із позиції колоїдної хімії і фізико-хімічної механіки дисперсних систем і матеріалів сформульована гіпотеза про можливість значного поліпшення властивостей рідкого скла, що дозволить значно розширити його застосування для зазначених виробничих задач.

2. Розвинуто теоретичні уявлення і розроблені відповідні фізико-математичні моделі, що описують:

- процеси виникнення і властивості структурних елементів рідкого скла;

- в’яжучі властивості і природу взаємодій при твердінні силікатних композицій;

- геометричні характеристики структурних елементів рідкого скла;

- властивості і структуру слабких ґрунтів;

- воду як елемент структури слабких ґрунтів високодисперсної складової слабких ґрунтів і рідкого скла.

3. За аналогією з теорією твердіння портландцементу П.А.Ребіндера, прийнято, що відповідальним за міцність і інші фізико-механічні властивості рідкого скла є процес його структуроутворення. Хімічні реакції і їх продукти приводять лише до виникнення елементів структури, а міцність структури виникає за рахунок виникнення між ними контактів різного типу, що визначається характеристиками і властивостями цих елементів, у першу чергу геометричними і електроповерхневими. Шляхом аналізу хімічних реакцій рідкого скла з різними речовинами (кислотами, лугами, солями й ін.), що впливають на твердіння таких композицій, визначені структурні елементи, що виникають у цих реакціях, а також величини і знаки їх електроповерхневих і рівноважних електроповерхневих потенціалів.

4. Описані електрокінетичні явища і механізм проникної здатності рідкого скла в дрібні і пилуваті піски.

5. Розроблено фізико-математичні моделі реологічних і міцнісних властивостей слабких ґрунтів і рідкого скла.

6. Виконано експериментальні дослідження впливу модифікатора С-3 на міцність рідкого скла, водостійкість, його реологічні властивості, проникну здатність і потенціал течії. Дослідження підтвердили, що модифікування рідкого скла добавкою С-3 у кількості 7,8% збільшує міцність, водостійкість, проникну здатність рідкого скла.

7. Розроблено датчик і методику для діагностики вологісного стану ґрунтів.

8. Результати досліджень пройшли виробничі випробування і впроваджені в 20032007 рр. Матеріали дисертації використовуються в навчальному процесі при підготовці фахівців і магістрів за фахом 7.092101 "Промислове і цивільне будівництво" і 7.100502 "Залізничні споруди і колійне господарство".

Основні результати дисертації викладені в роботах:

1. Герасименко О.С. К вопросу диагностики влажностного состояния грунтов в железнодорожных насыпях / Герасименко О.С. // Зб. наук. праць. Серія «Технічні науки».- Луганськ: ЛНАУ, 2007. - №71(94). - С.256-262.

2. Герасименко О.С. Влияние модификатора С-3 на реологические свойства жидкого стекла и определение оптимального количества С-3 / Герасименко О.С. // Зб.наук.праць.- Харків: УкрДАЗТ, 2008. - Вип. 93. - С.108-120.

3. Електрокорозія бетону залізобетонних блоків обробки метрополітену / А.М.Плугін, А.А.Плугін, О.О.Скорик, О.С.Герасименко, Л.В.Трикоз // Зб.наук.праць. - Харків: ХарДАЗТ, 2003. - Вип. 56. - С.126-135. (Особистий внесок здобувача – обстеження залізобетонних блоків обробки тунеля метрополітену і виявлення впливу підземних вод).

4. Электрокоррозия железобетонных мостов и других искусственных сооружений / А.Н.Плугин, А.А.Скорик, А.А.Плугин, С.В.Мирошниченко, О.А.Калинин, И.В.Подтележникова, О.С.Герасименко, В.А.Лютый // Залізничний транспорт України. -2004. -№1.-С.11-13. (Особистий внесок здобувача – проведення аналізу попередніх досліджень).

5. Вплив поля пульсуючого однонаправленого струму на ступінь електроосмотичного осушення ґрунтів / А.М.Плугін, О.С.Герасименко, С.В.Мирошниченко, А.А.Плугін // Зб.наук.праць. - Харків: УкрДАЗТ, 2004. - Вип. 63. - С.63-69. (Особистий внесок здобувача - проведення експериментів і обробка результатів).

6. Плугін А.М. Використання подрібненого керамічного матеріалу для осушення водонасичених ґрунтів земляного полотна / А.М.Плугін, А.А.Плугін, О.С.Герасименко // Зб. наук. праць. – Харків: УкрДАЗТ, 2006. – Вип. 77. – С.162 – 175. (Особистий внесок здобувача - розробка програми і проведення досліджень)

7. Пат.71122UA. МПК⁷ С04В28/12 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.Подтележнікова, О.С.Герасименко, В.А. Лютий, А.В.Никитинський. - № 2003087901; Заявл 21.08.2003; Опубл.15.06.2006, Бюл.№6. (Особистий внесок здобувача - участь у проведенні лабораторних досліджень).

8. Долговечность конструкций и сооружений из бетона, экплуатируемых в условиях обводнения / А.Н. Плугин, А.А. Плугин, Д.А. Плугин, О.С. Борзяк, А.В.Никитинский, О.С.Герасименко // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. – К. НТУ, 2006. - Вип. 73. – С. 248-252. (Особистий внесок здобувача - виконання обчислень терміну служби конструкцій у залежності від безнапірної водопроникності).

9. Механизм разрушения кирпичной кладки водопропускной трубы переменным блуждающим током или током утечки / А.Н.Плугин, А.А.Плугин, О.С.Герасименко, А.А.Дудин, Ал.А.Плугин // Науковий вісник будівництва. – Харків: ХДТУБА; ХОТВ АБУ, 2007. - Вип.42 – С.112-119. (Особистий внесок здобувача - проведення досліджень електричних властивостей ґрунтів).

10. Увеличение проникающей способности жидкого стекла в песчаный грунт / А.Н.Плугин, А.А.Плугин, Л.В.Трикоз, О.С.Герасименко // Зб.наук.праць. - Харків: УкрДАЗТ, 2007. - Вип. 87. - С.108-120. (Особистий внесок здобувача -проведення експериментів і обробка результатів).

11. Механизм влияния модификатора С-3 на прочность и гидравлическую способность жидкого стекла / А.Н.Плугин, О.С.Герасименко, Л.В.Трикоз, А.А.Плугин // Науковий вісник будівництва. – Харків: ХДТУБА; ХОТВ АБУ, 2007. - Вип.48. – С.154-162. (Особистий внесок здобувача - виконання розрахунків електроповерхневих і рівноважних електроповерхневих потенціалів продуктів твердіння рідкого скла).