Реєстраційний номер
0825U000565, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
30-06-2023
Статус
Захищена
Назва роботи
Композиційні системи з використанням термоактивованих відходів паперового виробництва для дорожнього будівництва
Здобувач
Гідей Володимир Володимирович,
Керівник Соболь Христина Степанівна
Опонент Толмачов Сергій Миколайович
Опонент Процюк Віталій Олексійович
Рецензент Топилко Наталія Ігорівна
Рецензент Марущак Уляна Дмитрівна
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний університет "Львівська політехніка"
Опис
Дисертаційна робота присвячена вирішенню завдання отримання композиційних систем з використанням термоактивованих відходів паперового виробництва для дорожнього будівництва і встановлення особливостей формування комплексу фізико-механічних та експлуатаційних властивостей цементних дорожніх бетонів та укріплених грунтів з покращеними властивостями.
Вивчено фізико-хімічні та гідравлічні властивості термоактивовані відходи (ТАВ). Показано, що при їх термообробці відбуваються процеси, характерні для карбонатно-глинистої сировини з утворенням β-C2S, С12А7, С3А, С2АS. Встановлено, що гідратація ТАВ характеризується активною взаємодією з водою, що супроводжується значним тепловиділенням і швидким тужавінням. Показано, що необхідною умовою для гідратаційного тверднення термоактивованих відходів є регулювання процесів раннього структуроутворення шляхом використання сповільнювачів тужавіння, зокрема добавки 7,0 мас% CaSO4∙2H2O та 1,0 мас. % винної кислоти, використання яких забезпечує підвищені показники міцності з одержання необхідних термінів тужавіння, та дозволяє отримати регульовані термоактивовані відходи (РТАВ). Встановлено, що гідратною фазою, яка забезпечує сповільнення тужавіння та ранню міцність РТАВ є етрингіт. При подальшому твердненні утворюються гідросилікати кальцію, які ущільнюють структуру, сприяючи збільшенню міцності в’яжучого.
Розроблено склади грунтів, укріплених РТАВ, та досліджено їх будівельно-технічні властивості. Встановлено, що набухання укріплених грунтів зменшується незалежно від виду в’яжучого, в той час як несуча здатність, визначена на основі каліфорнійського коефіцієнту CBR, для укріплених грунтів порівняно з неукріпленими зростає із збільшенням вмісту в’яжучих, особливо РТАВ. Як показали проведені дослідження, використання РТАВ в кількості 14 мас.% замість 10 мас.% ПЦ сприяє процесу направленого структуроутворення, яке забезпечує укріплення шару земляного полотна та досягнення високих показників морозостійкості та міцності з отриманням марок укріпленого грунту М10, М20 та М40.
Досліджено властивості композиційних систем з різним співвідношенням доменного гранульованого шлаку (ДГШ) та регульованих термоактивованих відходів, а також розроблено і визначено властивості дорожніх цементобетонів. Встановлена ефективність використання РТАВ для активації ДГШ, яка відбувається за сульфатним та частково лужним механізмами. Результати фізико-механічних випробувань зразків композиційної системи «ДГШ-РТАВ» показали, що найвищу ранню міцність – 2,23 МПа на згин та 7,6 МПа на стиск досягають зразки із максимальним вмістом РТАВ – 70 мас.%. Проте найвищими показниками міцності як на стиск (38,3 МПа), так і на згин (4,6 МПа) у пізні терміни гідратації, коли переважає гідросилікатний тип тверднення, характеризуються зразки з співвідношенням ДГШ:РТАВ=70:30. Дослідження фазового складу розробленої композиційної системи свідчать про утворення гідросилікатів, гідроалюмінатів кальцію, які взаємодіючи з гіпсом, присутнім в складі РТАВ, утворюють гідросульфоалюмінат кальцію в початковий період гідратації. Використання 5 мас. % РТАВ та 0,8 мас.% суперпластифікатора Stachement 2570 забезпечують активну кінетику набору ранньої міцності та найвищу міцність бетону на розтяг при згині, що відповідає класу Вtb 6,4, та досягнення класу бетону за міцністю на стиск С 40/50. Розроблено жорсткі бетонні суміші номінального складу 1:1,9:3,8 з вмістом 0,8 мас.% суперпластифікатора, 0,2 мас.% повітровтягувальної добавки Microporan. Досліджено вплив РТАВ на силові та енергетичні характеристики тріщиностійкості розроблених дорожніх бетонів. Аналіз отриманих повних діаграм стану бетонів свідчить про позитивний ефект від додавання 5 мас.% РТАВ на роботу бетону як в докритичній, так і закритичній стадіях, а також характеризуються найвищими статичними критичними коефіцієнтами інтенсивності напружень. Встановлено, що бетони з оптимальним вмістом РТАВ характеризуються маркою за морозостійкістю F300 та стираністю G=0,29 г/см2.
Наведено результати дослідно-промислової апробації композиційних систем з використанням РТАВ паперового виробництва. Розроблені РТАВ використано як в’яжучі при влаштуванні шарів основи дорожнього одягу на об’єкті «Нове будівництво ЦПС 35/110 кВ «Яворівська ВЕС/СЕС» на території Яворівського району Львівської області. Показана економічна ефективність використання РТАВ в дорожніх цементобетонах. Встановлено, що очікуваний ефект від використання РТАВ як додаткового цементуючого матеріалу становить 94 тис. грн. при спорудженні 1 км цементобетонного покриття автомобільної дороги Ⅱ категорії.
Дата реєстрації
2025-02-17
Додано/оновлено в НРАТ
2025-02-17 / 2026-07-01
