Анотація до роботи:

Кушвід О.А. Модифіковані бетони для відновлення несучої здатності конструкцій споруд спеціального призначення. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – будівельні матеріали та вироби. – Донбаська національна академія будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, м. Макіївка, 2008.

У дисертаційній роботі викладені результати науково обґрунтованих досліджень, спрямованих на вирішення актуальної задачі одержання бетонів з підвищеними експлуатаційними характеристиками, призначених для відновлення несучої здатності залізобетонних конструкцій споруд спеціального призначення за рахунок модифікування цементної матриці.

Встановлено доцільність модифікування цементної матриці бетону двома полімерними компонентами - карбоксилатним дивінілстирольним латексом БСК і диетиленгліколем, що призводить до їх сополимеризации. Модифікування поліетиленглікольаеросилу диетиленгліколем призводить до підвищення дисперсності часток наповнювача до 1500 м²/кг.

Підвищення міцності модифікованої ДЕГА і латексом цементної матриці бетону обумовлено найбільшою спорідненістю карбоксигруп аеросилу до функціональних груп карбоксилатного дивінілстирольного латексу. Латексні глобули у присутності ДЕГА розподіляються рівномірно по всьому об‘єму цементної системи і пізніше коагулюють у ній у вигляді більш дрібних сферолітів і тонких ниток, накопичуючись в основному у поровому просторі.

За розробленою технологією виконано відновлення несучої здатності конструкцій на об'єктах ВАТ «Нижньодніпровський трубопрокатний завод». Економічна ефективність технології відновлення несучої здатності конструкцій спеціального призначення з застосуванням бетону на основі модифікованої цементної матриці склала 42 грн/м³ у порівнянні з відомою технологією без урахування підвищення експлуатаційних характеристик бетону.

У дисертаційній роботі викладені результати науково обґрунтованих досліджень, спрямованих на вирішення актуальної задачі одержання бетонів з підвищеними експлуатаційними характеристиками, призначених для відновлення несучої здатності залізобетонних конструкцій споруд спеціального призначення за рахунок модифікування цементної матриці.

1. Встановлено доцільність модифікування цементної матриці бетону двома полімерними компонентами - карбоксилатним дивінілстирольним латексом БСК і диетиленгліколем, що призводить до їх сополімеризації. Модифікування поліетиленглікольаеросилу (ДЕГА) диетиленгліколем призводить до підвищення дисперсності часток наповнювача до питомої поверхні 1500 м²/кг.

2. Підвищення міцності модифікованої ДЕГА і латексом цементної матриці бетону обумовлено найбільшою спорідненістю карбоксигруп аеросилу до функціональних груп карбоксилатного дивінілстирольного латексу. Карбоксилполістирольні глобули у присутності ДЕГА розподіляються рівномірно по всьому об‘єму цементної системи і пізніше коагулюють у ній у вигляді більш дрібних сферолітів і тонких ниток, накопичуючись в основному у поровому просторі.

3. Отримано рівняння міцності модифікованого бетону для умов R_кз>R_цм і Е_кз>Е_цм, а також R_кзR_цм і Е_кзЕ_цм. При Е_кз>Е_цм і R_кз>R_цм (R_кз, R_цм – міцність при стиску крупного заповнювача і цементної матриці відповідно) крупний заповнювач є недовантаженим, у зв'язку з чим міцність бетону визначається в основному міцністю цементної матриці. При незмінному об’ємі крупного заповнювача міцність бетону знижується зі збільшенням кількості піску, а потім, по мірі розсунення цементним розчином зерен щебеню, спостерігається закономірне збільшення міцності модифікованого бетону.

1. Модифікування цементу диетиленглікольаеросилом створює умови для утворення моносульфатної форми гідросульфоалюмінату кальцію, що сприяє виникненню просторової структури, яка не проявляє в більш пізній термін деструктивних явищ унаслідок перекристалізації тригідросульфоалюмінату кальцію. При відновленні конструкцій модифікованим бетоном спостерігається зменшення кількості гідроксиду кальцію, що обумовлено зв'язуванням його іонами SiО₄^4-, що знаходяться в рідкій фазі модифікованої цементної системи.

5. При забезпеченні зчеплення модифікованого бетону з арматурою встановлено, що до напруження в стрижні у бетоні, що оточує стрижень, виникають пружні деформації, а при у бетоні починають розвиватися непружні деформації, і в першу чергу поблизу стрижня. При цьому відстань між стрижневими анкерами, до яких висуваються високі вимоги жорсткості закладання і не допускаються залишкові зсуви анкерів, вибирається з таким розрахунком, щоб деформації бетону між сусідніми анкерами після взаємного накладання залишалися б пружними.

6. У процесі розробки математичної моделі процесів корозійної стійкості отримано рівняння, що зв'язує сульфатостійкость бетону з параметрами агресивного середовища (вміст сульфат-іонів) і характеристиками бетону (вміст С₃А цементу, СаСО₃ у дрібному заповнювачі, ступінь модифікування в'яжучої речовини). Відхилення коефіцієнту стійкості К_с розрахункового від експериментального у всьому діапазоні випробуваних умов не перевищує DК_с =±0,1. Використання математичної моделі корозійної стійкості бетону дозволяє розраховувати коефіцієнт сульфатостійкости і прогнозувати довговічність залізобетонних конструкцій, що експлуатуються в агресивних середовищах.

7. Розроблено технологічні схеми виробництва ремонтних робіт при відновленні несучої здатності бетонних і залізобетонних елементів із застосуванням модифікованого бетону. За розробленою технологією виконано відновлення несучої здатності конструкцій на об'єктах ВАТ «Нижньодніпровський трубопрокатний завод». Економічний ефект склав більш 36 тис. грн. Економічна ефективність розробленої технології відновлення несучої здатності конструкцій спеціального призначення із застосуванням бетону на основі модифікованої цементної матриці склала 42 грн/м³ у порівнянні з відомою технологією без урахування підвищення експлуатаційних характеристик бетону.

Основні положення дисертації опубліковані у наступних роботах

1. Кушвид А.А. Влияние гигрометрического состояния на собственные деформации бетона. А.А. Кушвид, Б.Г. Клочко // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. – 2003. - № 10(68). – Ч. 2. – С. 170-173.

Особистий внесок – встановлені закономірності зміни власних деформацій бетону масивних споруд.

2. Клочко Б.Г. Трещинообразование бетона в процессе эксплуатации конструкцій. / Б.Г. Клочко, А.А. Кушвид // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ: ДІІТ. – 2004. – Вип. 3. – С. 124-126.

Особистий внесок – досліджено механізм руйнування бетону конструкцій у залежності від характеру навантаження.

3. Кушвид А.А. Формирование эксплуатационных свойств монолитного бетона. / А.А. Кушвид, В.А. Бугаев, Д.В. Руденко // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. – 2004. - № 7(77). – Ч. 2. – С. 98-102.

Особистий внесок – визначені закономірності зміни деформативних характеристик монолітного бетону природного тверднення при різних режимах догляду за бетоном.

4. Клочко Б.Г. Бетонные смеси для монолитного строительства. / Б.Г. Клочко, А.А. Кушвид // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури – 2004. - № 1(43). – Т. 2. – С. 50-53.

Особистий внесок – досліджені реологічні властивості бетонних сумішей на модифікованій в'яжучій речовині.

5. Пунагин В.В. Эксплуатационно-теоретические предпосылки ускорения твердения бетона. / В.В. Пунагин, Н.Н. Руденко, С.А. Бычков, В.А. Бугаев, Д.В. Горидько, А.А Кушвид // Новини науки Придніпров’я. – 2004. - № 1. – С. 18-21.

Особистий внесок – визначено умови прискорення тверднення бетону на модифікованій в'яжучій речовині.

6. Кушвид А.А. Особенности структурообразования цементной матрицы бетона, модифицированной полимерминеральным комплексом. / А.А Кушвид // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. – 2005. – № 6(88). – С. 266-268.

7. Кушвид А.А. Исследование процесса формирования прочности сцепления модифицированного бетона с ремонтируемой поверхностью. / А.А. Кушвид // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. – 2006. –№ 7(101). – С. 226-227.

8. Кушвид А.А. Исследование коррозионной стойкости модифицированного бетона. / А.А. Кушвид // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. – 2007. – № 6(112). – С. 272-274.