Registration Number
0525U000253, Doctoral dissertation
Status
Доктор технічних наук
Date
02-06-2025
popup.evolution
.
Title
Mechanisms of multicenter structure formation of building composites based on gypsum
Author
Andrii Kolesnykov, Кандидат технічних наук
popup.advisor Valerii Vyrovoi
popup.opponent Mykola Netesa
popup.opponent Myroslav Sanytskyі
popup.opponent Vasyl Serdiuk
popup.rada
Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture
Description
Об’єктом дослідження є процеси багатоосередкового структуроутворення у гіпсовмісних композиційних матеріалах, як у складних відкритих системах, що самоорганізуються. Метою роботи є формування наукових засад і моделей багатоосередкового структуроутворення, які дозволяють керовано впливати на структуру композиту задля покращення експлуатаційних властивостей, таких як міцність, водостійкість, довговічність і теплоізоляційна здатність. У дослідженні використано методи теоретико-системного аналізу, геометричної параметризації, теорії динамічних систем, топології, теорії перколяції, структурного потенціалу та геометродинамічного моделювання. Застосовано апарат тепловізійного аналізу, комп’ютерної мікроскопії, аналізу гістограм зображень, кривих структуроутворення, дослідження електропровідності, діелектричних втрат, швидкості ультразвуку та екзотермії. Експериментальні методики поєднано з математичним моделюванням, що дозволило забезпечити багаторівневий підхід до вивчення структури та її еволюції в часі. Структурні перетворення аналізувалися як у реальному часі, так і на основі знімків з мікроскопічних та тепловізійних досліджень. Основними науковими результатами є: розроблення моделей кластероутворення з урахуванням фаз чутливості та біфуркаційних переходів; побудова структурного потенціалу як функції від частин структур різної розмірності; формалізація процесів руйнування на основі топологічних моделей меж між кластерами, зокрема у вигляді сітки Вороного; виявлення ефектів часткової синхронізації змін фізичних параметрів під час тужавлення та фазових перетворень; запропонування індексу водостійкості як нового комбінованого показника, що краще відображає міцність матеріалу у водонасиченому стані. Суттєво удосконалено метод аналізу кривих структуроутворення шляхом їх трансформації у криві кривизни та визначення синхронізованих часових інтервалів появи особливостей на графіках кривизни. Розроблено геометродинамічну модель морфогенезу композитів, яка описує структуру матеріалу через змінні об’ємні частини різних геометричних вимірів – точкових, лінійних, поверхневих і тривимірних. Ці змінні використовуються у побудові структурного потенціалу, а також для моделювання ефектів автоколивань, циклічного зародження і руйнування структурних елементів під час твердіння. Визначено особливості структури гідратаційних новоутворень на поверхні зерен напівводного гіпсу, а також просторову структуру периферійних зон з пониженою впорядкованістю, які формують осередки потенційного руйнування. Встановлено, що утворення структури супроводжується відцентровим кластероутворенням, в результаті якого на межах кластерів виникають зони зниженої локальної міцності, що значною мірою визначають опір матеріалу до тріщиноутворення. Практичні результати включають: методики оцінки структури в реальному часі за тепловізійними та ультразвуковими характеристиками; визначення моментів початку й завершення тужавлення у високонаповнених композиціях, де пенетраційні методи недоступні; комп’ютерні алгоритми аналізу структури за зображеннями мікропрепаратів; оптимізацію складу, структури та властивостей тепло- і звукоізоляційних гіпсових композитів з подальшим впровадженням у будівництво. Запропоновані підходи дали змогу підвищити водостійкість, тепло- та звукоізоляційні характеристики гіпсових матеріалів і дозволили адаптувати їх до умов сучасного будівництва. Наукова новизна полягає у підкресленні ролі динамічних змін геометричних властивостей, які охоплюють системну ієрархію структурних рівнів, топологічні механізми трансформації, кластеризацію, структурні переходи та морфогенез матеріалу. З системної та структурної точки зору надано інтерпретацію синхронізації процесів зміни електропровідності, екзотермії, швидкості ультразвуку та діелектричних втрат під час стадій структуроутворення. Результати впроваджено у будівництві під час виконання робіт із улаштування тепло- та звукоізоляційних стяжок під підлоги, а також у навчальному процесі через відповідні освітні компоненти з фізико-хімії, структуроутворення, дослідження та оптимізації композиційних матеріалів. Сфера використання дисертаційних розробок охоплює моделювання, дослідження і проєктування будівельних матеріалів на основі гіпсу з заданими структурно-функціональними характеристиками.
Registration Date
2025-05-14
popup.nrat_date
2025-05-14 / 2026-07-01
