Анотація до роботи:

Нагорна Н.П. Конструкційні будівельні матеріали підвищеної довговічності з використанням відсіву подрібнення відвального мартенівського шлаку. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – Будівельні матеріали та вироби – Донбаська національна академія будівництва і архітектури, Макіївка, 2005 р.

Дисертацію присвячено теоретичному і експериментальному обґрунтуванню здобуття гідроізоляційної цегли та дорожніх плит тротуарних з використанням відсіву подрібнення відвального мартенівського шлаку на основі встановлення закономірностей формування структури вододьогтешлакового і цементного бетонів.

Вивчено гідратаційні властивості відвального мартенівського шлаку активованого портландським цементом М 400.

Розроблено оптимальні склади і технологія виробництва пресуванням (питоме ущільнення 20 МПа) гідроізоляційної цегли марки 75, що оброблена швидкорозпадаючою аніонною емульсією.

Встановлено, що ефективним цементнопіщаним складом суміші, що містить пісок з відсіву подрібнення відвального мартенівського шлаку для виробництва тротуарних плит методом вібропресування є суміш з В/Т = 8-9 %, що модифікована комплексною хімічною домішкою СДБ (0,2 %) + СДО (0,02 %) + NаОН (0,3 %). Такий склад забезпечує 100 % марочну міцність після прискореного твердіння і має межу міцності при стиску = 45,6 МПа, при вигині = 6,1МПа, морозостійкість F > 200 цк.

Результати роботи реалізовано у Слов’янському управлінні з ремонту, будівництву і експлуатації автомобільних доріг.

1. Теоретично й експериментально доведена доцільність використання як заповнювача і наповнювача відсіву подрібнення відвального мартенівського шлаку для виробництва композиційних конструкційних будівельних матеріалів – гідроізоляційної цегли і плит цементнобетонних тротуарних з підвищеними експлуатаційними показниками якості.

2. Встановлено, що дрібнодисперсні частки відсіву подрібнення відвального мартенівського шлаку мають в'яжучі властивості, які уповільнено виявляються в процесі гідратації протягом двох років, що обумовлено невисоким змістом у складі мартенівського шлаку мінералів портландського клінкеру і їх кристалічністю.

3. Показано, що ефективним способом активізації в'яжучих властивостей відсіву подрібнення відвального мартенівського шлаку є введення у водошлакову суміш 2-3% портландського цементу. Водний розчин Са(ОН)₂, що утворюється при гідролізі трикальцієвого силікату створює в середовищі затвору рН>12. Катіони Са²⁺ руйнують оболонку з Аl(OH)₃ і Si(OH)₃ на гідратованих ділянках шлаку. У поровому просторі виникають низькоосновні волокнисті гідросилікати кальцію (0,8-1,35) СаОSiО₂2,5 Н₂О, а також двокальцієвий гексанальний гідроалюмінат і гідрогеленіт. Формується кристалізаційна мікроструктура шлакового бетону.

4. Розроблено склади і технологію виробництва пресуванням (тиск 20МПа) гідроізоляційної цегли марки 75, покритої швидкорозпадаючою аніонною бітумною або дьогтевою емульсією, і представленої відсівом подрібнення відвального мартенівського шлаку (100м.ч.) – кам'яновугільним дорожнім дьогтем в'язкістю = 60-80 с (6-8 м.ч.) – водою (13-16 м.ч.) – портландським цементом М 400 (2-3 м.ч.). При такому співвідношенні компонентів у гідроізоляційній цеглі формується комбінована мікроструктура, яка представлена двома взаємопроникними коагуляційною і кристалізаційною мікроструктурами (питоме число кристалізаційних контактів n_у = 0,48).

5. Встановлено, що ефективним цементнопіщаним складом (утримуючим штучний пісок з відсіву подрібнення відвального мартенівського шлаку) для виробництва тротуарних плит методом вібропресування з негайною розпалубкою на конвеєрному верстаті «Continua» є суміш з В/Т = 8-9 %, що містить у своєму складі комплексну хімічну домішку СДБ (0,2 %) + СДО (0,02 %) + NaОН (0,3 %). Такий склад забезпечує 100 % – марочну міцність після прискореного твердіння (пропарювання + гідротермальна обробка) і за властивостями: межа міцності при стиску _ст = 45,6 МПа, при вигині _виг= 6,1 МПа, стираності С_Т = 2,6 кг/м² і морозостійкості F > 200 циклів значно перевершує нормативні значення, що наведені у ГОСТ 17608.

1. За результатами досліджень для Слов'янського управління з ремонту, будівництву і експлуатації автомобільних доріг розроблені «Рекомендації з виробництва плит бетонних тротуарних на конвеєрному верстаті “Continua”» і виконано розрахунок технологічного процесу. У цеху виробництва будівельних матеріалів Слов'янського УРБЕАД вироблено 980 м³ цементнопіщаних сумішей, що містять штучний пісок з відсіву подрібнення відвального мартенівського шлаку, які призначені для виробництва дорожньої тротуарної плитки. Впровадження бетонних сумішей з використанням відсіву подрібнення відвального мартенівського шлаку дозволило знизити собівартість виробництва 1 м³ суміші на 19,33 грн. Результати досліджень використовуються в навчальному процесі при підготовці фахівців із спеціальності 8.092104 “Технологія будівельних конструкцій, виробів і матеріалів”.

Основний зміст дисертаційної роботи викладено в наступних публікаціях:

1. Денисова Н.П. Вплив компонентного складу і технології виготовлення цеглини і дьогтешлакового каменю на його міцнісні властивості // Обладнання та технології харчових виробництв. – Донецький державний університет економіки і торгівлі ім. М. Туган-Барановського. – Донецьк. – 2001. – вип. 5. – С. 285-291.

2. Денисова Н.П. Вплив температурних режимів приготування органошлакової цеглини на її фізико-механічні властивості // Обладнання та технології харчових виробництв. – Донецький державний університет економіки і торгівлі ім. М. Туган-Барановського. – Донецьк. – 2001. – вип. 6. – С.287-292.

3. Денисова Н.П., Бачурін О.М. Про особистості гідратаційного твердіння мартенівських шлаків // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури.. – Макіївка. – 2001 – 1(26). – С.64-66.

4. Братчун В.И., Беспалов В.Л., Ходун В.Н., Поливцев С.С., Денисова Н.П. Использование отходов промышленности для производства дорожных и строительных материалов // Охорона довкілля та екологічна безпека. – Донецьк. – 2001. – том 1. – С.267-269.

5. Денисова Н.П. Утворення вологого дьогтешлакового каменю в процесі його приготування // Обладнання та технології харчових виробництв.– Донецький державний університет економіки і торгівлі ім. М. Туган-Барановського.– Донецьк. – 2002. – вип. 7. – С. 398-403.

6. Братчун В.И., Денисова Н.П. О целесообразности использования отсева дробления отвального шлака в качестве заполнителя цементнобетонных смесей для производства тротуарной плитки. // Структура, свойства и состав бетона (вопросы теории бетоноведения и технологической практики) / Материалы ІІ научно-практического семинара 10-11 сентября 2002 г. – Ровно – Украинский государственный университет водного хозяйства и природопользования. – С. 10-16.

7. Братчун В.И., Денисова Н.П. Об опыте производства тротуарной плитки на станке «Continua» // Современные проблемы строительства. – Донецк: Украинская государственная строительная корпорация «Укрстрой», ДонпромстройНИИпроект – 2002. – т. 1. – С. 184-188.

8. Братчун В.И., Денисова Н.П., Поливцев С.С. О формировании оптимальной структуры гидроизоляционного кирпича, изготовленного из вододегтешлаковой смеси // Моделирование и оптимизация в материаловедении. Материалы к 42-му международному семинару по моделированию и оптимизации композитов МОК’42. – Одесса. – 2003. – С.41-42.

9. Денисова Н.П. Технология производства плит бетонных тротуарных на конвейерном станке «Continua» // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. – Макіївка. – 2002 – 1(21). – С.169-170.

10. Братчун В.И., Денисова Н.П., Бачурин А.Н., Поливцев С.С. Оптимизация вододегтешлаковых смесей для производства гидроизоляционного кирпича // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. – Макіївка. – 2003 – 1(38). – С. 54-59.

11. Братчун В.І., Беспалов В.Л., Денисова Н.П. Техногенна сировина для виробництва будівельних матеріалів // Ресурсоекономічні матеріалі, конструкції, будівлі та споруди. – Український державний університет водного господарства та природокористування. 2003. – вип. 9. – С. 21-26.

12. Братчун В.И., Денисова Н.П., Бачурин А.Н., Деркач М.В. Конструкционные строительные материалы с использованием отсева дробления отвального мартеновского шлака // Вісник Одеської державної академії будівництва і архітектури.– Одеса.– 2003.– № 12.– С.46-51.

13. Братчун В.И., Нагорная Н.П., Деркач М.В., Бачурин А.Н. Об особенностях гидратации и механизма твердения отсева дробления отвального мартеновского шлака ММК // Современные проблемы строительства – Укрстрой, ДонпромстройНИИпроект – 2003. – № 1 (6). – С. 86-90.

14. Нагорная Н.П. Изучение структурообразования гидроизоляционного вододегтешлакового камня, микроструктура которого представлена коагуляционно - кристаллизационными контактами // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. – Макіївка. – 2004 – 1(43). – С.184-187.

Особиста участь здобувача в цих роботах. Всі основні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно. У публікаціях пошукувачем з співавторами виконані: дослідження фізико-механічних властивостей гідроізоляційної цегли [3, 4]; проектування й оптимізація складів цементнопіщаних сумішей для виробництва плит бетонних тротуарних [6]; розрахунок технологічного процесу виробництва плит бетонних тротуарних [7]; реалізація плану експерименту при оптимізації складів вододьогтешлакових сумішей, призначених для виробництва гідроізоляційної цегли [8, 10]; результати впровадження у виробництво плит бетонних тротуарних [11]; визначення деформаційно – міцнісних характеристик гідроізоляційної цегли і плит бетонних тротуарних [12]; дослідження механізму гідратації відсіву подрібнення відвального мартенівського шлаку, активованого портландським цементом [13].