Анотація до роботи:

Дрималик А.С. Безгіпсові портландцементи з органо-мінеральними додатками для сухих будівельних сумішей. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. Національний університет "Львівська політехніка", Львів, 2005.

Дисертаційна робота присвячена питанням розробки теоретичних основ одержання безгіпсових портландцементів, модифікованих органо-мінеральними додатками, для сухих будівельних сумішей шляхом раціонального добору хімічних додатків поліфункціональної дії на основі прискорювачів тверднення, пластифікаторів та сповільнювачів тужавіння, оптимізації їх складів, дослідженню процесів гідратації та структуроутворення, а також будівельно-технічних та експлуатаційних властивостей. Досліджено вплив карбонатів лужних металів, які виконують роль прискорюючих додатків, на рівень рН рідкої фази, ступінь гідратації цементу; особливості дії пластифікаторів в лугомісних системах в складі КХД. Показана можливість регулювання швидкості процесу раннього структуроутворення безгіпсових портландцементів шляхом введення сповільнюючих компонентів. Розроблені швидкотверднучі сухі будівельні суміші на основі БГПЦ характеризуються покращеними технологічними та будівельно-технічними властивостями, в тому числі, в умовах низьких додатніх і від'ємних температур.

1. Теоретично обґрунтовано і експериментально підтверджено можливість одержання безгіпсового портландцементу для СБС шляхом його модифікування органо-мінеральними додатками поліфункціональної дії на основі карбонатів лужних металів, гідрофільних ПАР та сповільнювачів тужавіння несульфатної природи (борна, винна кислоти) в присутності 5-20 мас.% дрібнодисперсного карбонату кальцію, які забезпечують направлене керування процесами структуроутворення в напрямку інтенсифікування його початкових стадій і активного подальшого розвитку, що дозволяє одержати швидкотверднучі сухі будівельні суміші для інтенсивних технологій будівництва в тому числі при понижених додатніх і від'ємних температурах.

2. Показана сумісність технологічних водоутримувальних і клейових додатків, які є обов’язковими компонентами сухих будівельних сумішей, з органо-мінеральними додатками безгіпсових портландцементів, де вони ефективно працюють за призначенням і, на відміну від звичайного портландцементу, не проявляють негативної побічної дії.

3. При дослідженні модельної системи СаСО₃ + R₂CO₃, рН цементних суспензій і в результаті енергетичної оцінки дії катіонів K⁺, Na⁺, Li⁺ прискорюючих додатків до безгіпсового портландцементу встановлено, що Li₂CO₃, забезпечуючи вищі значення рН, має максимальну прискорюючу дію на відміну від K₂CO₃ і Na₂CO₃, які в результаті хімічної взаємодії з тонкодисперсним СаСО₃, утворюють нерозчинні сполуки бючлііт та ньєрєіт, частково виводяться із зони реакції і не приймають участі в процесі гідратації.

4. Досліджені особливості дії пластифікаторів в складі комплексних хімічних додатків з підвищеною лужністю. Експериментально показана можливість використання в системі безгіпсового портландцементу пластифікаторів різних видів – лігносульфонатного, сульфонафталінформальдегідного, сульфомеламін-формальдегідного, полікарбоксилатного та казеїну. Показано, що необхідною умовою для забезпечення їх дії є присутність в системі сповільнюючих додатків борної та винної кислот, причому в присутності лужних прискорювачів тверднення їх дія обмежується періодом тужавіння і не має негативного впливу на хід подальшого структуроутворення.

5. Показано, що використання безгіпсових портландцементів в складі СБС дозволяє в найбільшій мірі реалізувати на практиці метод хімічної модифікації за рахунок поєднання в одному матеріалі різних за механізмом дії і призначенням компонентів. Методом математичного планування експерименту встановлено оптимальне співвідношення органо-мінеральних додатків (0,5 мас.% Li₂CO₃ + 0,5 мас.% казеїн + 0,75 мас.% H₃BO₃; 0,25 мас.% Li₂CO₃ + 0,5 мас.% казеїн + 0,1 мас.% С₄Н₆О₆).

6. Вивчені особливості фазового складу і мікроструктури штучного каменю на основі безгіпсового портландцементу, модифікованого КХД і тонкодисперсним СаСО₃, які свідчать , що на ранніх стадіях гідратації переважає гідроалюмінатний тип тверднення з утворенням спочатку метастабільних карбонат- і боратзаміщених AF_t–фаз, а пізніше структурноактивних гексагональних AF_m–фаз C₄ACO₂11H₂O, спорідненість структур яких з тонкодисперсним СаСО₃ забезпечує міцне епітаксіальне зрощення в контактних зонах. В подальшому гідросилікати кальцію омонолічують цементний камінь і сприяють одержанню щільної дрібнодисперсної мікроструктури.

7. Дослідженнями фізико-механічних властивостей показана ефективність безгіпсового портландцементу, який твердне при -15^оС, підтверджена доцільність використання поташу як інтенсифікатора тверднення на морозі поряд з Н₃ВО₃ та полікарбоксилатним пластифікатором в складі КХД, встановлено особливості структуроутворення БГПЦ при від'ємних температурах.

8. Розроблений безгіпсовий портландцемент, модифікований органо-мінеральними додатками за речовинним складом і міцністю згідно ДСТУ Б В.2.7-46-96 належить до І типу марки 550 і ІІ типу з високою ранньою міцністю марок 400Р і 500Р. Показано, що інтенсивне раннє структуроутворення, особливості фазового складу і мікроструктури поряд з ефективним водопониженням, забезпечує одержання штучного каменю з високим рівнем когезійної, адгезійної та поверхневої міцності, що відповідає вимогам до швидкотверднучих в’яжучих для СБС.

9. Встановлено, що безгіпсовий портландцемент з органо-мінеральними додатками за своєю природою являє собою багатокомпонентну систему, яка успішно "вписується" в технологію одержання та використання СБС і дозволяє виробляти швидкотверднучі склади різного функціонального призначення, які характеризуються інтенсивним рівномірним ростом міцності, і за всіма технологічними та експлуатаційними властивостями переважають існуючі змішані в’яжучі ПЦ/ГЦ і відповідають вимогам до швидкотверднучих сухих будівельних сумішей згідно ДБН Б В.2.7-22-2001.

10. На основі розроблених безгіпсових портландцементів здійснено промисловий випуск швидкотверднучих СБС на ТзОВ НВП "Геліос", які використані при ремонтних та опоряджувальних роботах ТзОВ "Феро-буд". Застосування безгіпсових портландцементів в складі СБС забезпечило інтенсифікування ведення ремонтних та опоряджувальних робіт при зниженні виробничої собівартості однієї тони СБС, що дозволило досягти економічної ефективності 160-190 грн. в залежності від виду суміші.

Основні положення дисертації викладено в працях:

1. Соболь Х.С., Петровська Н.І., Дрималик А.С. Властивості безгіпсових портландцементів з органо-мінеральними добавками // Вісник Національного університету ”Львівська політехніка”. ”Хімія, технологія речовин та їх застосування”. - № 488. - Львів, 2003. - С. 269-273.

2. Безгіпсові портландцементи у сухих будівельних сумішах / М.О. Потій, Х.С. Соболь, Н.І. Петровська, А.С. Дрималик // Будівництво України. - 2004. - № 3. - С. 12-14.

3. Безгіпсовий портландцемент – швидкотверднуче в’яжуче для інтенсивних технологій будівництва / Х.С. Соболь, Н.І. Петровська, С.Ю. Терлига, А.С. Дрималик // Вісник Національного університету ”Львівська політехніка”. “Хімія, технологія речовин та їх застосування”. - № 497. - Львів, 2004. - С. 137-140.

4. Пат. 5013 Україна, МПК 7С04В7/00, С04В7/345, С04В22/10. Зв’язуюче / Х.С.Соболь, А.С. Дрималик, М.А. Саницький, С.Ю. Терлига, Н.І. Петровська (Україна); - №20040604673; Заявлено 14.06.2004; Опубліковано 15.02.2005, Бюл. №2. - 3с.

5. Соболь Х.С., Петровська Н.І., Дрималик А.С. Модифіковані безгіпсові портландцементи для сухих будівельних сумішей // Матеріали ІІІ Міжнародної науково-технічної конференції “Композиційні матеріали". - К., 2004 -С. 67

6. Особливості застосування модифікованих безгіпсових портландцементів в сухих будівельних сумішах / М.О. Потій, С.Ю. Терлига, Х.С. Соболь, Н.І. Петровська, А.С. Дрималик // Матеріали науково-практичної конференції „Сухі будівельні суміші та комбіновані в’яжучі для будівельного комплексу”. -К., 2004.-С. 53-55.

7. Петровська Н.І., Соболь Х.С., Дрималик А.С. Сухі будівельні суміші підвищеної жаростійкості // Труды международной научно-технической конференции "Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности". - Харьков, 2004. - С. 75-76.