Анотація до роботи:

Королько С.В. Модифіковані композиційні гіпсові в’яжучі на основі фосфогіпсу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 - Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2007.

Дисертаційна робота присвячена питанням розроблення наукових і теоретичних основ одержання модифікованих композиційних гіпсових в'яжучих з фосфогіпсу, що виготовляються шляхом дегідратації нейтралізованого фосфогіпсу до низько- і високовипаленої форм та введенням комплексних модифікаторів поліфункціональної дії.

Досліджено фізико-хімічні особливості гідратації гіпсових в’яжучих на основі фосфогіпсу в присутності комплексних модифікаторів поліфункціональної дії, які за рахунок суттєвої водоредукції та направленого структуроутворення забезпечують в процесі тверднення гіпсового каменю задані будівельно-технічні властивості системи.

У результаті виконання дисертаційної роботи вирішено науково-технічну задачу з розроблення технології модифікованих композиційних гіпсових в’яжучих на основі фосфогіпсу, що дає змогу використовувати їх в будівництві при одночасному дотриманні екологічних норм захисту довкілля та утилізації багатотоннажних відходів. Найважливіші наукові та практичні результати зводяться до таких:

1. Нейтралізація фосфогіпсу Роздільського ДГХП „Сірка” негашеним вапном в кількості 1,5…2 мас.% до рН 8,5-10,5 дає змогу перевести рядовий фосфогіпс в кондиційний, який характеризується низькою середньою густиною (r=850 кг/м³) та високою дисперсністю (А₀₀₈=8,3 мас.%, S_пит=354 м²/кг). Після термічного оброблення при температурах 175-180С внаслідок дегідратації фосфогіпсу кількість фракцій ш10 мкм, ш20 мкм і ш60 мкм зростає відповідно на 38,7; 35,5 та 10,4%, а вміст зерен D₅₀; D₉₀ і D₉₇ зменшується на 17,8; 10,3 і 4,4%, що визначає підвищену до 95…98% водопотребу низьковипаленого гіпсового в’яжучого ГВФ-2 ДСТУ Б В.2.7.-4-93, високу загальну пористість (64%) та підвищене водопоглинання (W_m = 46,8%, W_o = 42,9%) гіпсового каменю.

2. В процесі механоактивації низьковипаленого гіпсового в‘яжучого з фосфогіпсу внаслідок дезагрегації частинок у вібраційному млині із стираючим механізмом дії (залишок на ситі А₀₀₈ зменшується з 8,3 до 0,7 мас.%, питома поверхня в‘яжучого зростає з 450 до 1100 м²/кг) водопотреба системи понижується на 10-15%, що призводить до зростання міцності гіпсового каменю на 15-25% (марка в’яжучого - ГВФ-3 ДСТУ Б.В.2.7.-4-93). Після магазинування низьковипалених гіпсових в’яжучих з фосфогіпсу за рахунок регідратації ангідриту ІІІ та часткової водоредукції спостерігається деяке зростання марочної міцності гіпсового каменю на 0,5…1,0 МПа.

3. При використанні гіперпластифікаторів типу полікарбоксилатів порівняно з традиційними пластифікаторами забезпечується найбільший водоредукуючий ефект (30-50%), що дає змогу отримати модифіковані низьковипалені гіпсові в’яжучі з фосфогіпсу з підвищеною марочною міцністю та покращеними експлуатаційними властивостями (марка в’яжучого МГВФ-5…МГВФ-10). В результаті оптимізації процесу механо-хімічної активації (питома поверхня в’яжучого 1020-1050 м²/кг, вміст полікарбоксилату FK 0,7…0,8 мас.%) для модифікованого гіпсового в’яжучого через 2 год міцність гіпсового каменю становить 13,2 МПа, а в висушеному стані – 25,9 МПа.

4. Згідно запропонованого механізму взаємодії гіпсової в’яжучої системи на основі фосфогіпсу з поліфункціональними додатками за рахунок явища адсорбційного модифікування поверхнево-активні речовини в умовах лужного середовища обмежують ріст кристалів двоводного гіпсу по активній грані (111) і розвиток отримує пластинчастий габітус, що сприяє зниженню пористості, підвищенню міцності і водостійкості гіпсового каменю.

5. Комплексні модифікатори на основі полікарбокилатів та активаторів тверднення - натрію тіосульфату та роданіду інтенсифікують тверднення високовипалених гіпсових в’яжучих (R_ст через 28 діб становить 33,8 МПа) за рахунок формування щільної та міцної структури гіпсового каменю. Оптимальний склад комплексного хімічного додатку становить 0,75 мас.% полікарбоксилату та 0,8 мас.% натрію тіосульфату і роданіду.

6. Композиційні в’яжучі на основі низько- та високовипаленого фосфогіпсу, модифіковані поліфункціональними хімічними додатками, в найбільш повній мірі забезпечують реалізацію потенційних можливостей багатофазної гіпсової системи з заданими будівельно-технічними властивостями. Модифіковані композиційні гіпсові в'яжучі з фосфогіпсу марки КГВФ-13 при стандартній консистенції 48% характеризуються зменшеною пористістю на 40%, підвищеною водостійкістю (К_р=0,58, W_m=21,2%), об’ємним розширенням - 0,2%.

7. Результати роботи впроваджені згідно розроблених технічних умов на Роздільському ДГХП “Сірка” та ЗАТ “Львівський керамічний завод” і випущено дослідні партії модифікованих гіпсових в’яжучих. Вартість 1 тонни модифікованого гіпсового в‘яжучого з фосфогіпсу порівняно з будівельним гіпсом зменшується на 9,11 грн. Очікуваний економічний ефект на Роздільському ДГХП „Сірка” при об‘ємі виробництва 40 тис. тонн модифікованих низьковипалених гіпсових в‘яжучих становить 364400 грн.

Основні положення дисертації викладено у працях:

1. Модифіковані гіпсові в‘яжучі тонкого помелу / М.А. Саницький, Х.-Б. Фішер, Р.А. Солтисік, С.В. Королько // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. “Теорія і практика будівництва”. - 2002. - № 462. – С. 138-142. (Проведено експериментальні дослідження з виявлення впливу додатків модифікаторів на властивості гіпсових в‘яжучих).

2. Новосад П.В., Федунь Б.В., Королько С.В. Одержання високовипаленого гіпсового в`яжучого з фосфогіпсу // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. “Хімія, технологія речовин та їх застосування”. - 2003. - № 488. - С. 279-282. (Досліджено вплив термічної обробки фосфогіпсу з одержанням високовипаленого гіпсу).

3. Саницький М.А., Новосад П.В., Королько С.В. Вплив активаторів тверднення на властивості високовипаленого гіпсового в`яжучого з фосфогіпсу // Будівельні матеріали та вироби. - 2004. - № 6.- С. 12-14. (Досліджено вплив активаторів тверднення на властивості естрих-гіпсу).

4. Королько С.В. Високоефективне в’яжуче на основі естрих-гіпсу для наливних підлог // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. “Теорія і практика будівництва”. - 2004. - № 520. – С. 122-125. (Досліджено властивості естрих-гіпсу, одержаного з фосфогіпсу і показано можливість його використання для встановлення наливних підлог).

5. Лучко Й.Й., Королько С.В., Новосад П.В. Вплив дегідратації на структуру монокристалів гіпсу // Вісник фізико-механічного інституту ім. Г.В. Карпенка НАН України. - 2005. - № 7. – С. 134-137. (Вивчено вплив термічної обробки на структуру монокристалів гіпсу).

6. Пат. № 13026 Україна, МПК7 С04В 11/00, С04В 28/00. В’яжуче / М.А.Саницький, С.В.Королько, П.В. Новосад (Україна); - № u 200508272, заявлено 23.08.2005, опубліковано 15.03.2006. Бюл. № 3. (Досліджено вплив високорозчинних активаторів натрію тіосульфату і роданіду на властивості ангідритових в’яжучих та естрих-гіпсу).

7. Оптимізація складів та властивостей ГЦПВ з використанням фосфогіпсу / П.В. Новосад, С.В. Королько, Н.М. Скляр, Т.П. Кропивницька // Матер. 42-го міжнар. семінару “Моделювання і оптимізація в матеріалознавстві”. – Одеса. - 2003. – С. 109. (Проведено оптимізацію складів гіпсоцементнопуцоланового в‘яжучого з фосфогіпсу).

8. Королько С.В. Оптимізація складів композиційного гіпсового в‘яжучого з фосфогіпсу // Матер. 45-го міжнар. семінару “Моделювання і оптимізація в матеріалознавстві”. – Одеса. – 2006. – С. 137. (Проведено оптимізацію складів гіпсового в‘яжучого з фосфогіпсу із комплексним хімічним додатком).

9. The influence of modifiers on the gypsum binders hydration / М.А. Sanytsky, H.-B. Fischer, R.А. Soltysik S.W. Korolko // Internationale Baustofftagung IBAUSIL-15. - Weimar - (Germany), 2003. - Band 1. - P. 211-219. (Вивчено вплив модифікаторів на зміну морфології кристалів двоводного гіпсу);

10. Sanytsky М.А., Fischer H.-B., Korolko S.W. Modified composite gypsum binders based on phosphogypsum // IBAUSIL-16. Internationale Baustofftagung. – Band 1. – Weimar (Germany), 2006. - P. 875-882. (Проведено порівняльні дослідження впливу різних типів додатків-суперпластифікаторів на властивості гіпсових в‘яжучих з фосфогіпсу та композиційних матеріалів на їх основі).