Анотація до роботи:

Шаповалова О.В. Сухі гіпсові суміші з комплексними добавками на основі вторинних продуктів цукрової та газової промисловості. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 - будівельні матеріали та вироби. - Придніпровська державна академія будівництва та архітектури. Дніпропетровськ, 2006 р.

Дисертація присвячена питанням розробки й дослідження сухих будівельних сумішей на основі гіпсу з комплексними добавками на основі вторинних продуктів цукрової й газової промисловості. Теоретично обґрунтована й експериментально підтверджена можливість збільшення часу придатності суміші за рахунок введення добавок на основі вторинних продуктів цукрової й газової промисловості.

У роботі досліджено вплив основних складових добавки (меляси та карбідного мулу) на властивості напівводного гіпсу. Запропоновано та установлено механізм одержання сухої добавки

Вивчено властивості розробленої добавки яка, дозволяє регулювати терміни тужавлення напівводного гіпсу, знижує водогіпсове відношення, має пластифікуючі властивості.

Розроблено технологію виготовлення добавки та визначені оптимальні параметри технологічного процесу одержання сухої добавки на основі вторинних продуктів цукрової й газової промисловості.

Визначено оптимальні сполуки компонентів сухих шпатлівочних і штукатурних сумішей на основі будівельного гіпсу із застосуванням комплексної добавки.

Простежено вплив комплексної добавки на властивості шпатлівочних і штукатурних сумішей. Результати роботи реалізовані у виробництві сухих гіпсових сумішей.

1. Теоретично обґрунтована й експериментально підтверджена можливість застосування меляси, вторинного продукту цукрового виробництва, як добавки для регулювання терміну тужавлення напівводного гіпсу. Виходячи з хімічної будови речовин, що входять до складу меляси, можна стверджувати, що найбільш

реакційноздатними є групи: (кислотна) і – ОН (спиртова). Взаємодіючи з іоном кальцію утворюють солі цих речовин які, осідаючи на зернах в'яжучого, гальмують гідратацію. Можливе також утворення комплексів, що включають іони Са²⁺ з гідроксил - іонами добавок. Комплекси в розчині знижують насиченість розчину, завдяки чому також забезпечується ефект уповільнення процесів гідратації.

2. Доведено, що спільне використання меляси й карбідного мулу дозволяє одержати добавку у вигляді сухого порошку. Механізм одержання сухої добавки полягає в наступному: карбідний мул (водорозчинний агент) при спільному перемішуванні і подальшому сушінні (t = 90^оС) з мелясою утворює водорозчинні солі глюконата кальцію і плівку на часточках меляси, які перешкоджають адсорбції вологи, таким чином сухий порошок може зберігатися тривалий час.

3. Установлено, що розроблена добавка дозволяє регулювати термін тужавлення в межах 25 – 90 хв, крім того, водогіпсове відношення знижується на 5 – 8 %, тобто добавка має пластифікуючі властивості. Важливою перевагою добавок даного класу є ефективність застосування, що виражається в порівняно низьких дозуваннях 0,3 – 1,0 % за масою.

4. Розширено теоретичні уявлення про механізм дії добавки на процеси гідратації напівводного гіпсу, що полягає в наступному: при змішуванні з водою відбувається розчинення солей і гідроокису кальцію, за рахунок чого підвищується лужність середовища до рН = 11 і на поверхні напівгідрату формується плівка з меляси, внаслідок чого знижується швидкість розчинення й утворення пересиченого розчину та утворення двогідрату, що спричиняє збільшення терміну тужавлення. Кінцевий механізм більш складний і пов'язаний не тільки зі швидкістю розчинення напівгідрату, але й зі зниженням швидкості утворення центрів кристалізації і росту кристалів.

5. Запропоновано технологію виробництва (Деклараційний патент UA 71306 А 7 С04У26/26. Спосіб виготовлення редисперсійних порошків), що відрізняється порівняною простотою та не потребує спеціального технологічного устаткування. Основними критеріями, які визначають основні параметри технології виготовлення добавки, є співвідношення вмісту меляси та карбідного мулу, яке складає за масою 60:40%, і температура сушіння не більше 90^оС.

6. Структура затверділого гіпсового розчину з модифікованою добавкою має рівномірну будову й знижену пористість. Це пов'язане з тим, що введення розріджувача сприяє збільшенню швидкості розчинення добавки до 25 – 30 с. Таким чином запобігається утворення перенасиченого розчину на первісній стадії процесу гідратації напівводного гіпсу. Використання в складі модифікованої добавки піногасника та пластифікатора знижує пористість і водогіпсове відношення, що дозволяє класифікувати добавку як комплексну.

7. Установлено, що вміст комплексної добавки в розроблених шпатлівочних сумішах із вмістом карбонатного наповнювача 40 – 60% за масою становить 0,7 – 0,8 % від маси в'яжучого, при цьому час придатності в межах 45 – 70 хв. Порівняння показників розчинних сумішей і затверділих шпатлівочних розчинів з аналогічними сумішами відомих фірм за водоутримуючою здатністю й адгезійнною міцністю, які становлять відповідно 97,5% і 0,35 МПа, підтверджує конкурентоспроможність сумішей на основі запропонованих комплексних добавок.

8. Установлено, що паропроникність сухих гіпсових сумішей з даною комплексною добавкою підвищується на 40 – 60% у порівнянні з добавками на основі редисперсійних полімерних порошків, що забезпечує регулювання вологості конструкцій і створення більш комфортних умов у приміщеннях.

9. Запропоновані штукатурні суміші на основі комплексної добавки в кількості 0,6 – 0,75 % за масою в'яжучого мають термін придатності в межах 45 – 60 хв і показники міцності на 10 – 15% вище суміші без добавки. Підвищення вмісту добавки до 0,9 – 1% забезпечує збільшення часу придатності до 1,5 – 2 год, однак при цьому знижуються показники міцності.

10. Дослідно - промислові випробування партії сухої гіпсової суміші із застосуванням комплексної добавки підтвердили результати лабораторних досліджень і відповідність основним техніко - економічним характеристикам нормативних вимог і показникам аналогічних сумішей виробництва відомих фірм. Економічний ефект випуску дослідно-промислової партії склав 0,1 грн/кг. У порівнянні з аналогічними сумішами на основі імпортних добавок вартість розроблених сумішей нижче в 1,5 – 3 рази. Собівартість 1 кг комплексної добавки на основі відходів цукрової й газової промисловості становить 2,66 грн/кг, що вказує на перспективи даного напрямку розробки добавок для виробництва сухих гіпсових сумішей.

Публікації автора:

1. Деревянко В.Н., Шаповалова О.В., Усик Ю.А., Бойко О.В. Разработка комплексной добавки регулирования сроков схватывания гипса // Вопросы химии и химической технологи. – Днепропетровск, 2002. № 6. – С. 53-57.

2. Волошин В.Ф., Дерев’янко В.М., Кондратьєва Н.В., Шаповалова О.В., Мороз В.Ю. Сухі будівельні суміші для опорядження будинків // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2003. – № 3-4-5. – С. 49-52.

3. Волошин В.Ф., Дерев’янко В.М., Кондратьєва Н.В., Шаповалова О.В., Мороз В.Ю. Комплексні добавки для сухих будівельних сумішей // Строительные материалы и изделия. – Киев, 2003. – Спецвыпуск. – С. 26-27.

4. Деревянко В.Н., Шаповалова О.В., Мороз В.Ю. Методология научных исследований по повышению стойкости защитных покрытий //Строительство, материаловедение, машиностроение // Сб. научн. трудов. – Дніпропетровськ: ПГАСА, 2003. - Вып. 22 ч. 1. – С. 257-262.

5. Дерев’янко В.М., Шаповалова О.В. Регулювання властивостей розчинів та бетонів для опорядження будинків // Структура, свойства и состав бетона. – Ровно, 2003. – С. 73-76.

6. Мороз В.Ю., Шаповалова О.В., Бондаренко А.А. Исследование свойств гипсовых растворов с применением добавок // Хiмiя i сучаснi технологii. – Дніпропетровськ, 2003. – С. 182-183.

7. Шаповалова О.В., Соловьева А.Н., Волык О.В., Кондратьева Н.В. Гипсовые вяжущие в современном строительстве // Хiмiя i сучаснi технологii. – Дніпропетровськ, 2003. – С. 205-206.

8. Мороз В.Ю., Шаповалова О.В., Кондратьева Н.В. Деревянко В.Н., Волошин В.Ф. К вопросу регулирования свойств сухих гипсовых смесей // Вопросы химии и химической технологии,– Днепропетровск, 2004. № 3. – С. 53-56.

9. Деревянко В.Н., Рябошапка А.Н., Шаповалова О.В. Регулирование свойств строительных смесей для отделки изделий из легких бетонов // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. – 2004. - Вип. 4 (28), ч. 2. – С. 78-80.

10. Деревянко В.Н., Соловьева А.Н., Шаповалова О.В., Кондратьева Н.В. Разработка добавок на основе вторичных продуктов сахарной промышленности и отходов сахарного производства // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. – 2005. – № 20. – С. 102-110.

11. Деклараційний патент UA 71306 А 7 С04В26/26. Спосіб виготовлення редисперсійних порошків / В.Ю. Мороз, В.М. Дерев’янко, В.Ф. Волошин, О.В. Шаповалова (Україна). – Опубл. 15.11.2004, Бюл. № 11. - 4 с.

12. Деклараційний патент на винахід 65943 А Україна. МКІ С04В26/26. Спосіб виготовлення редисперсійних полімерних порошків / В.І. Большаков, В.М. Дерев’янко, В.Ф. Волошин, Н.В. Кондратьєва, О.В. Шаповалова (Україна). - Опубл. 15.04.2004. Бюл. № 4. – 4 с.

13. Усик Ю.А., Филатова М.В., Бойко О.В., Шаповалова О.В., Деревянко В.Н. Разработка комплексной добавки регулирования сроков схватывания гипса // Хімія і хімічні технології: Тези доповідей. – Дніпропетровськ: УДХТУ, 2002. – С. 39- 40.

14. Shapovalova O.V. Dry Building Mixes // Наука і техніка: Перспективи ХХІ століття: Тези доповідей. – Дніпропетровськ: ПГАСА; ІБФО, 2004. – С. 25-26.