Анотація до роботи:

Ковальчук О.Ю. Пінобетон з підвищеними термомеханічними властивостями на основі лужного портландцементу. – Рукопис.

Рукопис дисертації подано на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – «Будівельні матеріали та вироби». – Київський національний університет будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, Київ, 2008.

В дисертаційній роботі теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено можливість отримання пінобетону з підвищеними термомеханічними властивостями на основі лужного портландцементу для теплової ізоляції високотемпературного устаткування. Встановлено взаємозв’язок між компонентним складом, умовами твердіння, фазовим складом новоутворень після гідратації та дегідратації та властивостями штучного каменю на основі лужних портландцементів з використанням різних видів алюмосилікатних модифікаторів. Вивчено вплив піноутворювачів різних функціональних груп на експлуатаційні та термомеханічні властивості лужного портландцементу. Досліджено можливість стабілізації усадочних деформацій за рахунок використання жаростійкого наповнювача – меленого шамоту (як у вигляді дрібного заповнювача, так і у тонкомеленому вигляді).

Розроблено склади неавтоклавних пінобетонів марки D600 за середньою густиною, класу И8 за граничною температурою застосування та И6 за оптимальною температурою застосування, марки Т₂15 за термостійкістю, що характеризуються міцністю при стиску 0,6…1,8 МПа, залишковою міцністю після випалювання при 600С до 70%, усадкою після випалювання до 0,9% та термостійкістю до 17 повітряних теплозмін. Встановлено можливість створення неавтоклавних лужних пінобетонів за «баротехнологією», що відкриває можливість до створення монолітних ізоляційних конструкцій з підвищеними показниками жаро- та вогнестійкості, досліджено вплив різних технологічних факторів на експлуатаційні та термомеханічні властивості пінобетонів на основі Баротехнології.

1. Встановлено, що розв’язання актуальної для економіки України проблеми покращання теплоізоляції високотемпературного устаткування та підвищення вогнестійкості відповідальних конструкцій споруд можливе за рахунок традиційних заміни матеріалів, зокрема енергоємних штучних легких вогнетривких виробів ніздрюватими бетонами з підвищеними термомеханічними характеристиками, найбільш перспективним в’яжучим для виробництва яких є лужний портландцемент.

2. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено можливість отримання модифікованих лужних портландцементів в системі «портландцемент – алюмосилікатний модифікатор – лужний компонент» при використанні як лужного компоненту рідинного скла різної густини.

3. Встановлено взаємозв’язок між компонентним складом в’яжучих речовин, параметрами термообробки, фазовим складом продуктів гідратації та дегідратації та властивостями штучного каменю на основі модифікованих лужних портландцементів. Показано, що для забезпечення високих термомеханічних показників композицій необхідно забезпечити синтез у складі штучного каменю слабкозакристалізованих гідросилікатів кальцій та гідроалюмосилікатів натрію, які здатні до дегідратації і перекристалізації у безводні сполуки без значних змін каркасу, що є необхідною умовою отримання систем з підвищеними термомеханічними властивостями.

4. Розроблено склади композицій на основі лужних портландцементів, які забезпечують отримання штучного каменю з високими експлуатаційними показниками: строками тужавлення від 30 хв. до 3 годин, міцністю при стиску при підвищеному Р/Т до 56 МПа (що втричі перевищує показники аналогу – традиційного портландцементу в аналогічній консистенції), залишковою міцністю до 100% та усадкою після випалювання при 800С до 3,5%. Системи здатні набувати своїх властивостей як при твердненні в стандартних умовах, так і при пропарюванні. Розроблені склади модифікованих лужних портландцементів можуть бути використані не лише для створення пінобетонів з підвищеними термомеханічними властивостями, але й при виробництві інших видів ніздрюватих бетонів з високими вимогами до експлуатаційних показників.

5. Встановлено основні принципи керування процесом структуроутворення пінобетону з підвищеними термомеханічними властивостями на основі лужного портландцементу, згідно з якими спочатку утворюється ніздрювата макроструктура матеріалу та міцна первинна мікроструктура на основі слабкозакристалізованих гідросилікатів кальцію, що здатні до дегідратації та перекристалізації у стабільні безводні фази (беліт, геленіт, воластоніт, нефелін, тверді розчини на основі плагіоклазів) без руйнування макроструктури матеріалу в ході нагрівання конструкції до робочої температури експлуатації.

6. Досліджено технологічні прийоми отримання пінобетонів з підвищеними термомеханічними властивостями на основі лужного портландцементу. Встановлено доцільність застосування технології одночасного перемішування компонентів пінобетонної суміші при надлишковому тиску («баротехнології»), визначено оптимальні параметри приготування матеріалу. Показано доцільність управління структуроутворенням пінобетону на основі лужного портландцементу шляхом варіювання вмістом алюмосилікатного модифікатору, вмістом наповнювача, піноутворювача та Р/Т.

7. Розроблено склади пінобетонів з підвищеними термомеханічними властивостями марки D600 за середньою густиною, класу И8 за граничною температурою застосування та И6 за оптимальною температурою застосування, марки Т₂15 за термостійкістю, що характеризуються міцністю при стиску до 3,5 МПа, залишковою міцністю після випалювання при температурі 600С – до 70%, усадкою після випалювання –до 0,9% та термостійкістю до 17 повітряних теплозмін. Відповідність експериментальних результатів аналітичним даним підтверджує достовірність отриманих результатів. Встановлено, що у порівнянні з іншими матеріалами, які традиційно застосовують для теплової ізоляції устаткування з робочою температурою 600…800С (легкими вогнетривами та жаростійкими бетонами), розроблений пінобетон з підвищеними термомеханічними властивостями характеризується більш високим коефіцієнтом конструктивної якості, в 1,5…2 рази кращою термостійкістю, меншою енерго- та ресурсоємністю.

8. Проведено дослідно-промислове впровадження пінобетону на основі лужного портландцементу для створення теплоізоляції фрагментів футерівки (стіни басейну) скловарної печі Київського склотарного заводу. Розрахунковий економічний ефект від заміни легких вогнетривів неавтоклавним пінобетоном на основі лужного портландцементу становив 682,00 грн/м³ пінобетону.

9. Вперше показано можливість отримання неавтоклавних лужних пінобетонів за «баротехнологією», що відкриває можливість до створення монолітних ізоляційних конструкцій з підвищеними показниками жаро- та вогнестійкості.

Основні положення дисертації викладено у працях:

1. Кривенко П.В. Пінобетони на основі зололужних в’яжучих / Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю., Ковальчук О.Ю. // Вісник Одеської держ. акад. будівництва та архітектури. – 2003. – Вип. 12. – С. 155-159.

2. Дослідження взаємозв’язку процесів формування фазового складу продуктів гідратації та дегідратації лужних портландцементів і шлаколужних в’яжучих та властивостей штучного каменю на їх основі / Кривенко П.В, Ковальчук Г.Ю., Гузій С.Г., Титаренко Т.Г., Ковальчук О.Ю., Колумбет В.В. // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут»: Зб. Наук. праць. Тематичний вип.. «Хімія, хімічна технологія та екологія». – Харків: НТУ «ХПІ», – 2004. - № 33. – С. 102-108.

3. Вплив алюмо- та магнійсилікатних домішок на термомеханічні властивості вогнестійких шлаколужних в’яжучих / Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю., Руденко І.І., Гузій С.Г., Титаренко Т.Г., Ковальчук О.Ю., Пушкарь В.І. // Композиційні матеріали для будівництва: Вісник ДДАБА. – Макіївка: ДДАБА, 2004. - № 1 (43). - С. 94-98.

4. Вплив піноутворювачів на властивості жаростійкого пінобетону на основі лужного золопортландцементу / Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю., Ковальчук О.Ю., Ткачук І.О. // Матеріали конференції «Енергозберігаючі технології. Застосування відходів промисловості в будівельних матеріалах та будівництві. 18-19 листопада 2004р. м. Київ. –К., 2004. – С. 63-68.

5. Взаємодія піноутворювачів із лужним золопортландцементом у складі жаростійкого пінобетону / Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю., Ковальчук О.Ю., Ткачук І.О. // Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка: Науково-технічний збірник – К.: Тов-во «Знання» України, 2004 р. - Вип. 19, - С.22-26.

6. Вплив піноутворювачів на властивості жаростійкого пінобетону / Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю., Ковальчук О.Ю., Ткачук І.О. // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. – Одеса: “Місто майстрів”, 2004.- Вип. 15. – С. 152-157.

7. Особливості процесу структуроутворення жаростійких лужних в’яжучих, модифікованих алюмо- та магнійсилікатними домішками / Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю., Гузій С.Г., Титаренко Т.Г., Ковальчук О.Ю., Колумбет В.В. // Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка: Науково-технічний збірник – К.: Тов-во «Знання» України, 2004 р. - Вип. 19, - С. 10-13.

8. Оптимізація складу лужного портландцементу як в’яжучої речовини для отримання пінобетонів з підвищеними термомеханічними властивостями / Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю,. Гузій С.Г., Ковальчук О.Ю.// Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. пр. – Рівне: УДУВГП, 2004. - Вип. 11. – С. 56-60.

9. Кривенко П.В. Вплив виду алюмосилікатної добавки на властивості лужного портландцементу / Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю., Ковальчук О.Ю. // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. пр. - Рівне: РДТУ, 2005. - Вип. 12. - С. 32-36.

10. Кривенко П.В. Підбір складу жаростійкого лужного ніздрюватого бетону на основі золи-винесення / Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю., Ковальчук О.Ю. // Энергетика и электрификация. – 2005. – № 5 (261). – С. 36-42.

11. Krivenko P.V. Heat-Resistant Cellular Concretes Based on Alkaline Cements / Krivenko P.V., Kovalchuk G.Yu., Kovalchuk O.Yu. // Use of Foamed Concrete in Construction: Proc. Intern. Conf. “Global Construction: Ultimate Concrete Opportunities”. – Scotland, UK, 2005. – P. 97-104.

12. Krivenko P.V. Alkaline Cements Based on High Volumes of Industrial Wastes: Application in Cellular Concrete Technology / Krivenko P.V., Kovalchuk G.Yu., Kovalchuk O.Yu. // Proceed. Xth Conf. “Ekologie a nove stavebni hmoty a vyrobky”. – Telc (Czech Republic). – 2006. – P. 89-93.

13. Перспективи застосування лужних в’яжучих речовин в технології неавтоклавних ніздрюватих бетонів / Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю., Ковальчук О.Ю., Омельченко-Гаркуша М.С. // Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве: Сборник научных трудов.– Днепропетровск, 2005. – Вып. 2 – С. 107-111.

14. Ковальчук О.Ю. Особливості процесів високотемпературного структуроутворення модифікованих лужних портландцементів / Ковальчук О.Ю. // Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка, 2006р. – Вип. 21.– С. 47-50.

15. Krivenko P.V. Directing the Hydration/ Dehydration Structure Formation of Alkaline Portland Cement: A Perspective Way for Obtaining a High Temperature Concrete / Krivenko P.V., Kovalchuk G.Yu., Kovalchuk O.Yu. // Proceed Internat. Conf. “Alkali Activated Materials – Research, Production and Utilization”. – Prague (Czech Republic), 2007. – P. 369-378.

16. Ковальчук О.Ю. Досвід дослідно-промислового впровадження пінобетону з підвищеними термомеханічними властивостями на основі лужного портландцементу / Ковальчук О.Ю. // Будівництво України. – 2008. - № 1. – С. 18-19.

17. Ковальчук О.Ю. Промислова апробація жаростійкого пінобетону на основі лужного портландцементу / Ковальчук О.Ю. // Строительные материалы и изделия. – 2007. - № 5-6. – С. 10-11.