Анотація до роботи:

Ковальчук Г.Ю. Жаростійкий газобетон на основі лужного алюмосилікатного зв’язуючого. – Рукопис.

Дисертація 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, 2002.

Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено можливість отримання жаростійкого газобетону на основі лужного алюмосилікатного зв’язуючого та золи-винесення для теплоізоляції високотемпературного устаткування. Встановлено взаємозв’язок між компонентним складом, умовами термообробки, фазовим складом новоутворень після гідратації та дегідратації та властивостями штучного каменю на основі лужних алюмосилікатних зв’язуючих з використанням різних алюмосилікатних компонентів. Розроблено склади жаростійких газобетонів марки D500 за середньою густиною, класу И8 за граничною температурою застосування та марки Т₂25 за термостійкістю, що характеризуються міцністю при стиску 0,6…2,1 МПа, залишковою міцністю після випалювання при 800С 75…537%, усадкою після випалювання в межах 0,94…1,97% та термостійкістю до 34 повітряних теплозмін.

1. На підставі аналізу літературних джерел встановлено, що вирішення актуальної для економіки України проблеми покращання теплоізоляції високотемпературного устаткування можливе за рахунок заміни енергоємних штучних легких вогнетривких виробів жаростійкими ніздрюватими бетонами, найбільш перспективним в’яжучим для виробництва яких є лужне алюмосилікатне зв’язуюче.

2. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено подібність процесів гідратаційно-дегідратаційного структуроутворення лужних алюмосилікатних зв’язуючих на основі метакаоліну та золи-винесення, що обумовило можливість створення жаростійких матеріалів на основі таких зв’язуючих при використанні алюмосилікатних компонентів різного походження.

3. Встановлено взаємозв’язок між компонентним складом зв’язуючих, умовами термообробки, фазовим складом новоутворень після гідратації та дегідратації та властивостями жаростійкого штучного каменю на основі лужних алюмосилікатних зв’язуючих в системі Na₂O-Al₂O₃-SiO₂-H₂O. Показано, що забезпечення високих термомеханічних властивостей композицій “лужні алюмосилікатні зв’язуючі – жаростійкий наповнювач” можливе за рахунок синтезу у складі продуктів гідратації середньої кількості термостабільних цеолітоподібних фаз (анальциму, цеоліту R, гідросодаліту), дегідратація та наступна перекристалізація яких у кристалохімічно подібні безводні лужні алюмосилікати (нефелін, альбіт) протікає без значних змін каркасу, зумовлюючи отримання міцного конгломерату за нормальних та підвищених температур.

4. Розроблено склади композицій лужних алюмосилікатних зв’язуючих з жаростійким наповнювачем в системах “зв’язуюче на основі метакаоліну – зола-винесення” та “зв’язуюче на основі золи-винесення – мелений шамот”, що забезпечують отримання штучного каменю з високими експлуатаційними показниками: міцністю при стиску після низькотемпературної термообробки (пропарювання або сушки при температурі до 220С) – до 88,5 МПа, міцністю при стиску після випалювання при температурі 800С – до 88,7 МПа, залишковою міцністю після випалювання – до 245% та усадкою після випалювання – в межах 0…4,2%. Обґрунтовано необхідність застосування методу гарячого формування та подальшого додаткового витримування сумішей при температурах 40…80С до тверднення.

5. Встановлено основні принципи керування двостадійним процесом структуроутворення жаростійкого газобетону на основі лужного алюмосилікатного зв’язуючого та золи-винесення, згідно яких на першій стадії утворюється ніздрювата макроструктура матеріалу та міцна первинна мікроструктура на основі цеолітоподібних новоутворень, що здатні до плавної дегідратації та перекристалізації у стабільні безводні фази без руйнування макроструктури матеріалу на другій стадії структуроутворення безпосередньо в ході першого нагрівання конструкції до робочої температури в процесі експлуатації.

6. Розроблено технологічні прийоми отримання жаростійких газобетонів середньою густиною 300…1100 кг/м³. Встановлено можливість забезпечення синхронізації процесів газовиділення та тверднення газобетонної суміші за рахунок введення добавки-прискорювача (портландцементного клінкеру) та застосування технології гарячого формування з подальшим витримуванням матеріалу при температурі 70…80С.

7. Розроблено склади жаростійких газобетонів марки D500 за середньою густиною, класу И8 за граничною температурою застосування та марки Т₂20…Т₂25 за термостійкістю, що характеризуються міцністю при стиску 0,6…2,1 МПа, залишковою міцністю після випалювання при температурі 800С – 75…537%, усадкою після випалювання – в межах 0,94…1,97% та термостійкістю до 34 повітряних теплозмін. У порівнянні з іншими матеріалами, що традиційно застосовують для теплової ізоляції устаткування з робочою температурою до 800С (легкими вогнетривами та жаростійкими ніздрюватими бетонами на основі портландцементу, глиноземного цементу та рідкого скла), розроблений матеріал характеризується в 2…5 разів більшою абсолютною та в 5…14 разів вищою залишковою міцністю після випалювання, в 1,5…4,9 разів кращою термостійкістю, а також меншою енерго- та ресурсоємністю.

8. Проведено дослідно-промислове впровадження жаростійкого газобетону для теплоізоляції фрагментів футерівки скловарної печі Київського склотарного заводу. Економічний ефект від заміни легких вогнетривів безвипалювальним жаростійким газобетоном на основі лужного алюмосилікатного зв’язуючого становив 2830,73 грн/м³ матеріалу.

Основні положення дисертації викладено у працях:

1. Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю. Лужне алюмосилікатне зв’язуюче на основі золи-виносу // Зб. наук. пр. Дніпропетр. держ. техн. ун-ту залізничного трансп. - Серія “Будівництво”. - 1999. - Вип. 7. - С. 212-219.

2. Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю. Фізико-хімічні передумови отримання лужного алюмосилікатного зв’язуючого на основі золи-виносу // Композиційні матеріали для будівництва: Зб. наук. пр. - Макіївка: ДонДАБА. - Вип. 2000-2 (22). - С. 111-116.

3. Ковальчук Г.Ю. Дослідження жаростійкості газобетону на основі лужного алюмосилікатного зв’язуючого // Будівництво України. - 2000. - № 4. - С. 21-24.

4. Кривенко П.В., Мохорт М.А., Ковальчук Г.Ю. Підбір складу жаростійкого лужного алюмосилікатного газобетону на основі золи-виносу // Вісн. Вінниц. політехнічного ін-ту. - 2000. - № 4. - С. 15-19.

5. Кривенко П.В., Бродко О.А., Ковальчук Г.Ю. Структуроутворення жаростійкого газобетону на основі лужного алюмосилікатного зв’язуючого // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. пр. - Рівне: РДТУ. - 2001. - Вип. 6. - С. 62-67.

6. Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю. Дослідження фазового складу продуктів дегідратації лужних алюмосилікатних зв’язуючих // Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка: Наук.-техн. зб. - 2001. - № 16. - С. 49-53.

7. Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю. Фазовий склад новоутворень лужного алюмосилікатного зв’язуючого на основі золи-виносу // Строительство и техногенная безопасность: Сб. науч. тр. - Симферополь: Крымская акад. природоохранного и курортного стр-ва. - 2001. - Вып. 4. - С. 147-159.

8. Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю., Самойленко С.С. Дослідження процесів структуроутворення хімічно зв’язаної кераміки на основі лужного алюмосилікатного зв’язуючого та золи-винесення // Вестн. Нац. техн. ун-та “ХПИ”. - 2001. - № 18. – С. 66-71.

9. Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю. Жаростойкий газобетон на основе щелочного алюмосиликатного связующего // Строительные материалы. - 2001. - № 7. - С. 26-28.

10. Мохорт М.А., Ковальчук Г.Ю. Підвищення економічної ефективності будівельної теплоізоляції // Шляхи підвищ. ефективності буд-ва в умовах формув. ринкових відносин: Зб. наук. пр. - К.: КНУБА. - 1999. - Вип. 5. - С. 139-144.

11. Ефективні матеріали на основі лужного алюмосилікатного зв’язуючого для жаростійкої теплоізоляції промислового обладнання / П.В. Кривенко, М.А. Мохорт, Г.Ю. Ковальчук, В.М. Ресенчук // Шляхи підвищ. ефективності буд-ва в умовах формув. ринкових відносин: Зб. наук. пр. - К.: КНУБА. - 2000. - Вип. 8. - С. 99-105.

12. Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю. Жаростойкий газобетон для теплоизоляции высокотемпературного оборудования // Строительные материалы и изделия. - 2001. - № 2. - С. 27-28.

13. Ковальчук Г.Ю. Підвищення ефективності лужного алюмосилікатного зв’язуючого шляхом заміни метакаоліну на золу-винесення // Строительные материалы и изделия. - 2001. - № 3. - С. 22-23.

14. Kovalchuk G.Yu. An alkaline aluminosilicate gas concrete // Proc. Second Intern. Conf. "Alkaline Cements and Concretes". - Kyiv (Ukraine). - 1999. - P. 279-290.

15. Omelchuk V.P., Kovalchuk G.Yu. The regulation of properties of the slag alkaline cement cellular concrete // Proc. Second Intern. Conf. "Alkaline Cements and Concretes". - Kyiv (Ukraine). - 1999. - P. 587-593.

16. Ковальчук Г.Ю. Жаростійкий газобетон на основі лужного алюмосилікатного зв’язуючого та золи-виносу // Матеріали наук.-техн. семінару “Ефективна тепло-, гідроізоляція будинків і споруд та їх вогнезахист при буд-ві та реконструкції”. - К., НДІБК, 1999. - С. 74-79.

17. Ковальчук Г.Ю. Жаростійкість газобетону на основі лужного алюмосилікатного зв’язуючого // Доп. Третьої наук.-практ. конф. “Енергозбереження в будинках і спорудах”. - К.: КиївЗНДІЕП. - 2000. - С. 41-44.

18. Krivenko P.V., Mokhort N.A., Kovalchuk G.Yu. Structure and properties of geocement-based gas concretes // Proc. Sixth Intern. Conf. on Structural Failure, Durability and Retrofitting (ICSF 2000). - Singapore. - 2000. - P. 149-156.

19. Кривенко П.В., Ковальчук Г.Ю., Самойленко С.С. Дослідження процесів спучення зольного гравію на основі лужного алюмосилікатного зв’язуючого // Материалы к 40-му междунар. семинару «Моделирование и оптимизация в материаловедении» (МОК-40). - Одесса: Астропринт. - 2001. - С. 74-75.