Анотація до роботи:

Лушнікова Н.В. Литі високоміцні бетони з добавкою поліфункціонального модифікатору на основі суперпластифікатору та метакаоліну. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – Будівельні матеріали та вироби. – Одеська державна академія будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України. Одеса, 2006.

Виявлено, що добавка ПФМ на основі суперпластифікатору С-3 та метакаоліну уповільнює етап коагуляційного структуроутворення цементних паст з наступним прискоренням процесів кристалізації.

Досліджено вплив водов’яжучого відношення, вмісту в’яжучого, частки метакаоліну в ньому та модуля крупності піску на показник збережуваності рухливості сумішей, їхню однорідність, коефіцієнт ефективності метакаоліну та кінетику твердіння бетонів.

Отримано ряд експериментально-статистичних моделей властивостей бетонних сумішей і бетонів на їхній основі, які використані при розробці методики проектування оптимальних складів бетонів.

1. Теоретично обґрунтована та експериментально доведена можливість одержання високоміцних бетонів класів В50...70 з високорухливих та литих бетонних сумішей за рахунок введення раціонально складеного комплексного модифікатору на базі нафталінформальдегідного суперпластифікатору та високодисперсної активної мінеральної добавки метакаоліну вітчизняного виробництва при використанні традиційних цементів та заповнювачів.

2. Технологічна активність поліфункціонального модифікатору, що визначена по збільшенню показників пластичності та міцності цементно-піщаного розчину при зміні характеристик компонентів, залежить від модифікування складу суперпластифікатора С-3 (зокрема антиспінювачем ПТВ-10), а також величини питомої поверхні метакаоліну (що визначено при порівнянні чотирьох проб метакаоліну; як раціональний обрано метакаолін з s_пит =1670 м²/кг ) та використовуваного портландцементу (при порівнянні двох цементів обрано ПЦ І-500 ВАТ “Волинь-цемент”).

3. Зі збільшенням у складі ПФМ концентрації метакаоліну (s_пит= =1670м²/кг) водопотреба цементних паст зростає (за лінійною залежністю) на 5-20%, що компенсується раціональними дозуваннями суперпластифікатору; при цьому забезпечуються високі показники рухливості цементно-водних суспензій з граничною водоутримуючою здатністю в статичному стані до (2,5...3,0) К_н.г.

4. Первинна структурна міцність (на етапі коагуляційного періоду) модифікованої ПФМ цементної системи є нижчою порівняно із системою без добавок та з добавкою СП, але зростає більш інтенсивно в наступний (кристалізаційний) період, що свідчить про підсилення контактних взаємодій, зумовлене високою дисперсністю та хімічною активністю часток МТК. При зменшенні загального діаметру пор та покращанні їхньої однорідності відбувається перерозподіл пористості у бік зростання пор гелю, що є передумовою збільшення міцності цементного каменю та бетону.

5. Використання ПФМ з раціональними співвідношеннями модифікованого суперпластифікатору С-3 (1...1,5% від маси в’яжучого) та метакаоліну (10...13%) дозволяє зменшити водовміст, повітрявміст та підвищити збережуваність рухливості литих бетонних сумішей в часі порівняно із “життєздатністю” традиційних сумішей з С-3 (в середньому на 30...40 хв), що забезпечує одержання високоміцних бетонів з литих сумішей, зокрема для монолітного будівництва, та дозволяє віднести досліджуваний метакаолін до високоефективних мінеральних добавок за критерієм його ефективності (при В/В’яж<0,4, К_е>1,2).

6. Збільшення концентрації метакаоліну в бетоні призводить до зростання модуля пружності, що є позитивним для зменшення деформативності бетону. Лінійні усадочні деформації зразків бетонів з ПФМ на кінець дослідного періоду в 1,5...3 рази менші, ніж з добавкою СП. Зменшення середнього діаметру пор в бетоні і збільшення їхньої однорідності зумовлює зростання морозостійкості та водонепроникності бетонів при збільшенні вмісту МТК.

7. На основі класичних залежностей та експериментально-статистичних моделей властивостей бетонних сумішей і бетонів розроблено методику розрахунку складів литих високоміцних бетонів з ПФМ на основі суперпластифікатору та метакаоліну. Цільовою функцією розрахунку є досягнення мінімальної вартості 1м³ бетону (за рахунок мінімізації як вмісту цементу, так і кількості ПФМ) за умови одержання високоміцних бетонів з литих сумішей.

8. Проведено дослідно-виробничу апробацію результатів лабораторних випробувань з випуском партії бетону з комплексною добавкою “Геокон” на основі суперпластифікатору та метакаоліну. Склад добавки: 14% (мас.) – модифікованого СП С-3, 86% (мас.) – метакаолін. Очікуваний економічний ефект від використання добавки “Геокон” при виготовленні литих високоміцних бетонів складатиме близько 90 грн./м³ порівняно із бетонами відповідного класу з добавкою на основі суперпластифікатору С-3 та мікрокремнезему.

Основні положення дисертаційної роботи викладено в таких публікаціях:

1. Дворкін Л.Й., Безусяк О.В., Лушнікова Н.В. Метакаолін – ефективна добавка до литих бетонів // Вісник УДУВГП: Зб. наук. праць. – Рівне, 2002. – Ч. 3., вип. 5 (18).–– С. 86-92.

2. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л., Безусяк А.В., Лушникова Н.В. Литые самоуплотняющиеся бетоны с добавкой обожженного необогащенного каолина (ОНК) // Ресурсоекономні матеріали, конструкції будівлі та споруди. Зб. наук. праць. Рівне, 2003. – Вип. 9.–– С. 45-53.

3. Дворкин Л.И., Безусяк А.В. Лушникова Н.В. Статистические модели свойств литых бетонов с добавкой полифункционального модификатора на основе метакаолина //Зб. наук. праць Луганського національного аграрного університету.– Луганськ, 2004. – № 40 (52). – С. 212-217.

4. Дворкін Л.Й., Лушнікова Н.В. Властивості литих бетонних сумішей з добавкою ПФМ на основі метакаоліну та суперпластифікатору // Вісник НУВГП: Зб. наук. праць.– Рівне, 2004. – Ч. 2., вип. 4 (28).– С. 58-64.

5. Дворкин Л.И., Безусяк А.В. Лушникова Н.В. Литые высокопрочные цементные бетоны с добавкой полифункционального модификатора на основе продуктов обжига каолина // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. Вип. №12. – Одеса: ВМК “Місто майстрів”, 2003. –С.107-110.

6. Дворкин Л.И., Безусяк А.В., Кириченко И.О., Лушникова Н.В. Свойства цементных паст с композиционной добавкой для производства литых высокопрочных бетонов //Вісник Донбаської державної академії будівництва та архітектури. – Макіївка: ДонДАБА, 2004. – Вип. №1(43). – Т.2: Композиційні матеріали для будівництва. – С. 45-49.

7. Пат. 52993 Україна, МПК 7 С04В28/02, 14/04. Спосіб отримання литої бетонної суміші./ Дворкін Л.Й., Дворкін О.Л., Безусяк О.В., Лушнікова Н.В. (Україна). - № 200201610; Заявл. 24.01.2002; Опубл. 15.03.2005; Бюл. №3.-3 с.

8. Пат. 53950А Україна, МПК 7 С04В28/02. Спосіб отримання надміцного бетону./ Дворкін Л.Й., Дворкін О.Л., Безусяк О.В., Лушнікова Н.В. (Україна). - № 2002032379; Заявл. 26.03.2002; Опубл. 17.02.2003; Бюл., №2.-2с.

9. Климов Ю.А., Гирштель Г.Б., Лушникова Н.В., Паладий В.В., Голубничий Г.А., Делас Н.И., Кириченко И.О. Перспективы использования литых бетонов с модифицирующими добавками для изготовления дорожных покрытий // Вісник НУВГП: Зб. наук. праць.–Рівне, 2004.–Ч. 2., вип.4(28).–С. 96-105.

10. Лушнікова Н.В., Скрипник І.Г. Особливості початкового структуроутворення цементних систем з добавкою ПФМ на основі метакаоліну та суперпластифікатору // Вісник НУВГП: Зб. наук. праць. – Рівне, 2004. – Ч. 2., вип. 4(28). – С. 137-145.

11. Дворкин Л.И. Лушникова Н.В. Прочностные и деформативные свойства литых высокопрочных бетонов с добавкой метакаолина // Минеральные и химические добавки в бетон / Под ред. А.В. Ушерова-Маршака. – Х.: Колорит, 2005. - С. 78-83.

12. Dvorkin L. J., Dvorkin O.L., Bezusyak O.V. Lushnikova N.V. Self-compacting concrete with metakaolin admixture // Ibausil - Internationale Baustofftagung, Tagunsbericht.– Weimar: Institut fr Baustoffkunde, 2003. – Band 2. – S. 2-0503 – 2-0510.

13. Лушнікова Н.В. Визначення впливу добавки метакаоліну на властивості литих високоміцних бетонів // Структура, свойства и состав бетона. Материалы II научно-практического семинара. - Ровно, 2003. – С. 108-114.

14. Дворкин Л.И., Кириченко И.О., Лушникова Н.В. Свойства цементного камня с комплексной добавкой на основе метакаолина // Сборник докладов VI международной научно-практической конференции “Дни современного бетона”. – Запорожье: ООО “Релаксол”, 2004. – С. 215-219.

15. Лушникова Н.В., Дворкин Л.И. Экспериментально-статистические модели свойств литых высокопрочных бетонов с комплексной добавкой на основе метакаолина // Материалы международного семинара по моделированию и оптимизации композитов МОК’44. - Одесса: Астропринт, 2005. – С. 55.

16. Dvorkin L.Y., Bezusyak A.V., Lushnikova N.V., Klimov Y.A., Shcherbina S.P., Kirichenko I.O. Properties of High-performance concrete with composite metakaolin-based admixture // Keep Concrete Attractive: Proceedings of fib Symposium. – Budapest, 2005. - Vol. 1.– P. 286-291.

Особистий внесок здобувача в роботах [1-12, 14-16] – проведення експериментальних досліджень властивостей цементних паст, цементного каменю, литих бетонних сумішей та високоміцних бетонів на їхній основі, отримання експериментально-статистичних моделей властивостей, інтерпретація одержаних результатів та обґрунтування рекомендацій щодо використання ПФМ.