Реєстраційний номер
0524U000295, Докторська дисертація
На здобуття
Доктор технічних наук
Дата захисту
10-09-2024
Статус
Запланована
Чому дисертація має статус "Запланована"?
Назва роботи
Наукові засади отримання бетонів з підвищеною тріщиностійкістю за рахунок керування структуроутворенням на різних рівнях
Здобувач
Марків Тарас Євгенович, к.т.н.
Консультант Бліхарський Зіновій Ярославович
Опонент Сторчай Надія Станіславівна
Опонент Барабаш Іван Васильович
Опонент Плугін Дмитро Артурович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний університет "Львівська політехніка"
Опис
Дисертаційна робота присвячена розробленню наукових засад одержання бетонів з підвищеною міцністю та тріщиностійкістю. Розроблено алгоритм багатопараметричного проектування бетонів класів за міцністю на стиск С25/30-С50/60, який передбачає раціональний підбір та оптимізацію технологічних факторів на різних структурних рівнях, що забезпечує підвищення тріщиностійкості. Розроблено системний підхід до вибору пуцоланових матеріалів і показано, що досліджені пуцоланові матеріали на основі природних і штучних цеолітів мають суттєвий потенціал для покращення властивостей бетонних сумішей та бетонів. Розкрито фізико-хімічні закономірності та можливості направленого формування фазового складу цементної матриці бетону з пуцолановими матеріалами, створюючи умови для утворення додаткової кількості рівномірно розподілених модифікованих дрібнодисперсних продуктів гідратації, в тому числі голчасто-волокнистих гідросилікатів кальцію, які кольматують поровий простір цементного каменю. Це забезпечує ефект його самоармування на рівні мікроструктури, зменшення кількості дефектів, підвищення опору руйнуванню та синтез міцності бетонів як на розтяг при згині, так і на стиск, а також покращені експлуатаційні властивості бетонів.
Встановлено механізм підвищення тріщиностійкості бетону з повітровтягувальними добавками, який грунтується на формуванні в структурі бетону рівномірно розподілених бульбашок повітря з оболонкою, сформованою з продуктів взаємодії портландцементу з цеолітовим туфом, зокрема волокнистих гідросилікатів кальцію, які забезпечують рівномірний розподіл напружень в бетоні, що сприяє дисипації енергії мікротріщиноутворення.
Аналіз порової структури бетону (марка за осадкою конуса бетонної суміші S1) з полідисперсним цеолітовим туфом та пластифікуюче-повітровтягувальними добавками свідчить, що при об’ємі втягнутого повітря 6,5% бульбашки повітря виступають демпферами напружень, а разом із модифікуванням мікро- та мезоструктури бетону призводять до зменшення мікротріщиноутворення на докритичній (Gi=247,44 Дж/м2) та сповільнення поширенню магістральних тріщин в закритичній (Gl=492,28 Дж/м2) стадіях.
Проведено оцінку впливу армування бетону різними видами фібри на міцнісні властивості та характеристики тріщиностійкості бетонів. Досліджено, що композиційне полідисперсне армування фібрами ФПДП2 та ФПП1 є найбільш ефективним і дозволяє підвищити питомі енерговитрати на статичне деформування до моменту початку руху магістральної тріщини Gi=207,34 Дж/м2, питомі енерговитрати на локальне статичне деформування в зоні магістральної тріщини Gl=660,19 Дж/м2, питомі ефективні енерговитрати на статичне руйнування GF=840,44 Дж/м2 в 1,8; 2,7 та 2,6 раз відповідно порівняно з контрольним складом. Аналіз бетону на рівні мезо- та макроструктури показує, що ці показники досягаються внаслідок “Bridge” ефекту, який утворюється при армуванні бетону фіброю. При цьому спостерігається сповільнення розвитку макротріщин в докритичній стадії деформування та зростає опір дефрагментації зразків в закритичній стадії руйнування таких бетонів. Відбувається стабілізація деформацій усадки через 22 діб тверднення та подальше їх зменшення на 26% порівняно з неармованим бетоном.
Обгрунтовано наукові засади розроблення принципово нової концепції створення бетонів з підвищеною міцністю і тріщиностійкістю, яка грунтується на можливостях регулювання характеристик тріщиностійкості за рахунок зміни параметрів проектування та технологічних факторів, а саме – пуцоланових матеріалів цеолітового типу, пластифікуюче-повітровтягувальних добавок оптимального складу, фібри різних типів та розмірів, що забезпечить отримання щільної неперервно армованої на всіх рівнях структури бетону, який характеризується покращеними експлуатаційними властивостями.
Встановлено, що бетон, який містить 10 мас.% цеолітового туфу, різні типи фібри, пластифікуючу і повітровтягувальну добавки, незважаючи на менший вміст портландцементу, характеризується подібною поведінкою під навантаженням на стадії після утворення тріщин, як і бетон, в складі якого є тільки фібра, і має покращені експлуатаційні властивості. Такий мультикомпонентний бетон характеризується покращеними міцнісними властивостями та параметрами тріщиностійкості зі збільшенням енергії руйнування на 35,1% і критерія крихкості на 61,5% порівняно з контрольним бетоном.
Здійснено промислове впровадження та розраховано техніко-економічну ефективність використання бетонів з підвищеною міцністю та тріщиностійкістю.
Дата реєстрації
2024-09-02
Додано/оновлено в НРАТ
2024-09-02 / 2026-07-01
