Анотація до роботи:

Ковальський В.П. Карбонатний бетон на золоцементному в’яжучому, модифікованому лужною алюмоферитною добавкою. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – будівельні матеріали та вироби. – Вінницький національний технічний університет Міністерства освіти і науки України, Вінниця – 2007.

В дисертаційній роботі теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено можливість отримання стінового матеріалу з карбонатного бетону на золоцементному в’яжучому, модифікованому лужною алюмоферитною добавкою, шляхом встановлення закономірностей впливу механохімічної дії на активацію золи-винесення, формування структури і властивостей в’яжучого та карбонатних бетонів на його основі.

Встановлено, що сумісна механохімічна активація портландцементу, золи-винесення і червоного бокситового шламу, узятих у співвідношенні 1:5,84:4,16 дозволяє за рахунок інтенсифікації фізико-хімічних процесів при гідратації отримати модифіковане в’яжуче активністю 10,0-10,4 МПа. На основі модифікованого комплексного в’яжучого і карбонатних відходів каменерізання методом пресування, за рахунок оптимізації технологічних параметрів, одержано стіновий будівельний матеріал з межею міцності при стиску 25 МПа.

Удосконалено і впроваджено у виробництво технологію виготовлення шламозолокарбонатної лицьової цегли М 250, що задовольняє вимогам ДСТУ Б В.2.7-7-94. У результаті випуску дослідно-промислової партій лицьової цегли на основі дрібнозернистих карбонатних прес-бетонів з використанням модифікованого в’яжучого економічний ефект складає 71,12 грн. на 1 тис. штук цегли. Розрахунковий економічний ефект: при потужності підприємства 4,311 млн. штук. умовної цегли в рік прибуток за рахунок виробництва цегли складає 177тис. грн. за рік, а прибуток від скорочення економічного збитку, що наноситься навколишньому середовищу – 129,5 тис. грн. Загальний розрахунковий економічний ефект від впровадження результатів дисертаційних досліджень складає близько 306,60 тис. грн. за рік.

1. Здійснено класифікацію, аналіз утворення і використання техногенних відходів промисловості (золи-винесення, бокситового шламу та карбонатних відходів) у виробництві в’яжучих та бетонів. Вивчено фізико-хімічні закономірності отримання малоклінкерних золоцементних в’яжучих.

2. Обґрунтовано вибір сировинних матеріалів та вивчені їхні властивості з метою отримання комплексного в’яжучого. Розроблено методологію досліджень, що включає загальну блок-схему досліджень карбонатного бетону на золоцементному в’яжучому, модифікованому лужною алюмоферитною добавкою, та методику визначення оптимальних параметрів пресування у залежності від фізико-механічних властивостей прес-суміші.

3. Виявлено основні закономірності впливу механохімічної активації золи-винесення лужною алюмоферитною добавкою. Доведено комплексний вплив бокситового шламу на фізико-механічні властивості золошламового в’яжучого та визначені мінімальні витрати ПЦ І-400, – в межах 10 % від маси золошламового в’яжучого, – які забезпечують нормовану морозостійкість та водостійкість.

4. Досліджено за допомогою рентгеноструктурного та диференційно-термічного аналізу мінерально-фазовий склад новоутворень золошламового в’яжучого. Встановлено, що введення бокситового шламу в золоцементне в’яжуче суттєво впливає на зміну мінерально-фазового складу новоутворень золоцементного каменю. Оксиди заліза – Fe₂O₃ та алюмінію Al₂O₃, які містяться в червоному бокситовому шламі, є прискорювачами утворення гідросилікатів кальцію. При наявності Fe₂O₃ в складі цементної зв’язки утворюються алюмозалізовміщувальні гідрогранати, залізовміщувальні гідросилікати кальцію та гідроферити кальцію, які підвищують фізико-механічні властивості в’яжучого.

5. Визначено оптимальний склад компонентів золоцементного в’яжучого, модифікованого лужною алюмоферитною добавкою: витрати золи-винесення складають 52,6 %, червоного шламу 37,4 % та портландцементу 10 %. Доведено, що золоцементні в’яжучі, модифіковані лужною алюмоферитною добавкою, придатні для використання в будівництві, а фізико-механічні властивості отриманого матеріалу відповідають ДСТУ Б. В.2.7-22-95.

6. Встановлено залежність значень величин міцності , водостійкості К_р та середньої щільності від основних технологічних параметрів: кількості в’яжучого m; вологості прес-суміші W; тиску пресування P. Визначені оптимальні значення параметрів процесу виготовлення дрібноштучних прес-бетонних виробів: m = 32,4...33,7 %; W = 6,8...8,044 %; P = 27,48...30,4 МПа, і максимальні значення критеріїв оптимізації: = 29,81 МПа, водостійкості К_р = 0,937, середньої щільності = 2183 кг/м³.

7. Апробовано методика визначення оптимальних параметрів пресування підтвердила її достовірність, а оперативність та менша матеріаломісткість надають їй переваги у порівнянні з традиційними методиками. Удосконалена ресурсозберігаюча технологія виготовлення дрібнозернистих прес-бетонів на основі відходів каменерізання карбонатних порід та комплексного золошламового в’яжучого.

8. Отримані результати підтвердили можливість застосування золошламо-карбонатного прес-бетону для виготовлення дрібноштучних стінових виробів з характеристиками: М-250; F-25; W-12,5 %; -2050 кг/м³; К_кр-0,91, що задовольняє вимоги ДСТУ Б В.2.7-7-94.

9. Здійснено випуск дослідно-промислової партії лицьової цегли на основі дрібнозернистих карбонатних прес-бетонів з використанням модифікованого в’яжучого. Економічний ефект складає 71,12 грн. на 1 тис. штук цегли. Дослідне впровадження результатів роботи підтвердило достовірність отриманих результатів, обґрунтованість висновків та рекомендацій. Розрахунковий економічний ефект: при потужності підприємства 4,311 млн. штук умовної цегли в рік прибуток за рахунок виробництва цегли складає 177 тис. грн. за рік, а прибуток від скорочення економічного збитку, що наноситься навколишньому середовищу – 129,5 тис. грн. Загальний розрахунковий економічний ефект від впровадження результатів дисертаційних досліджень складає близько 306,60 тис. грн. за рік.

Основні положення дисертації викладено у працях:

1. Ковальський В.П. Застосування червоного бокситового шламу у виробництві будівельних матеріалів // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. – 2005. – № 1 (49). – С. 55-60.

2. Очеретний В.П., Ковальський В.П. Дрібноштучні стінові матеріали з використанням відходів промисловості // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2005. – № 1. – С. 16-21.

3. Друкований М.Ф., Очеретний В.П., Ковальський В.П. Комплексне золошламове в’яжуче // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. – 2006. – Вип. 21. – С. 94-100.

4. Очеретний В.П., Ковальський В.П. Машницький М.П. Активація компонентів цементнозольних композицій лужними відходами глиноземного виробництва // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2006. – № 4. – С. 5-19.

5. Пат. 13518 Україна, МПК С 04 В28/00. Суміш для виготовлення будівельних виробів. Очеретний В.П., Ковальський В.П. Заявл. 21.06.2005; Опубл. 17.04.2006. Бюл. №4. – 6 с.

6. Друкований М.Ф., Очеретний В.П., Ковальський В.П., Чепурченко В.П. В’яжуче з відходів для дорожнього будівництва // Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2004. – С. 50-54.

7. Очеретный В.П., Ковальский В.П. Определение факторного пространства для построения математической модели карбонатного пресс-бетона // Материалы к 43-му международному семинару по моделированию и оптимизации композитов “Моделирование и оптимизация в материаловедении”, МОК’43. – Одесса: Астропринт, 2004. – С. 149.

8. Очеретний В.П., Ковальський В.П. Передумови активації золи-винесення відходами глиноземного виробництва // Матеріали VIII міжнародної науково-практичної конференції “Наука і освіта 2005”. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2005. – Том 55. – С. 31-32.

9. Ковальский В.П. Оптимизация состава карбонатного бетона // Материалы к 44-му международному семинару по моделированию и оптимизации композитов “Моделирование и оптимизация в материаловедении”, МОК’44. – Одесса: Астропринт, 2005. – С. 134.

10. Очеретний В.П., Ковальський В.П. Використання відходів промисловості при виготовленні оздоблювальних матеріалів // Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2006. – С. 169-177.

11. Очеретний В.П., Ковальський В.П., Машницький М.П. Комплексна активна мінеральна добавка на основі відходів промисловості //Сборник научных трудов по материалам IV международной научно-практической Интернет-конференции „Состояние современной строительной науки – 2006”.– Полтава: Полтавский ЦНТЭИ, 2006. – С. 116-121.