Browsing by Author "Марущак, Уляна Дмитрівна"

Now showing 1 - 3 of 3

Високоміцні бетони з підвищеною ударною в’язкістю для промислових підлог
(Національний університет «Львівська політехніка», 2021) Сидор, Назар Іванович; Марущак, Уляна Дмитрівна; Національний університет «Львівська політехніка»; Паращук, Лідія Ярославівна; Коробко, О. О.
Надшвидкотверднучі портландцементні композиції та модифіковані високоміцні бетони на їх основі
(Національний університет "Львівська політехніка", 2019) Олевич, Юрій Володимирович; Марущак, Уляна Дмитрівна; Національний університет «Львівська політехніка»; Дудар, Ігор Никифорович; Ластівка, Олесь Васильович
Дисертаційна робота присвячена питанням розроблення теоретичних основ одержання надшвидкотверднучих портландцементних композицій шляхом системного поєднання полікарбоксилатних суперпластифікаторів та інноваційного прискорювача тверднення на основі синтетичних наночастинок гідросилікатів. Встановлено вплив комплексного наномодифікатора на фізико-хімічні особливості процесів гідратації і тверднення наномодифікованих портландцементних композицій, які завдяки направленому формуванню мікроструктури цементуючої матриці в ранній період гідратації дозволяють вирішувати проблему одержання швидкотверднучих бетонів з покращеними експлуатаційними властивостями. Запроектовано склади високоміцних бетонів на основі наномодифікованих надшвидкотверднучих портландцементних композицій для низькотемпературних режимів теплової обробки, досліджено будівельно-технічні властивості, здійснено промислову апробацію та розраховано техніко-економічну ефективність їх використання. Диссертация посвящена вопросам разработки теоретических основ получения сверхбыстротвердеющих портландцементных композиций путем системного сочетания поликарбоксилатных суперпластификаторов и инновационного ускорителя твердения на основе синтетических наночастиц гидросиликатов кальция. Установлено влияние комплексного наномодификатора на физико-химические особенности процессов гидратации и твердения наномодифицированных портландцементных композиций, благодаря направленному формированию микроструктуры цементирующей матрицы в ранний период гидратации позволяют решать проблему получения быстротвердеющих бетонов с улучшенными эксплуатационными свойствами для низкотемпературной и безпопарочной технологий сборного железобетона. Приведены результаты промышленной апробации разработанных сверхбыстротвердеющих портландцементных композиций и высокопрочных бетонов на их основе при изготовлении предварительно напряженных железобетонных плит перекрытия безопалубочного формирования по низкотемпературным режимам тепловой обработки, также показана технико-экономическая эффективность их применения. The thesis is devoted to the development of theoretical bases of obtaining of nanomodified ultrarapid hardening Portland cement compositions for high strength concrete on their basis with improved building and technical properties. The possibility of development of such compositions on the basis of ordinary Portland cement for high strength concrete with using nanotechnological methods of the modification of cementitious matrix by introdution of nanoscale particles of C-S-H phase and polycarboxylate type superplasticizer is shown. The complex nanomodifier results in high water reduced effect with decreased interparticles distance, accelerated formation of hydrosilicate gel with a more homogeneous distribution of hydrates in a limited intergranular space. Nano-modified Portland cement compositions reaches 54.5 % of standard strength after 24 hours. It allows to categorize them as ultra-rapid hardening. According to the indicator of standard strength (Rc28=70.4 MPa), they refer to high strength binder. Effectiveness of nano-modified ultra-rapid hardening Portland cement compositions for high strength concrete under different curing conditions is confirmed. The physical and chemical peculiarities of the processes of hydration and hardening of nanomodified cementitious systems, which consist in the directed formation of the microstructure of a cement matrix with accelerated formation of a hydrosilicate gel due to seeding effect with formation of a homogeneous fine-crystalline structure of cement paste, are studied. The compositions of the high strength concretes based on the nano-modified ultrarapid hardening Portland cement compositions were designed, their building and technical properties were investigated. Concretes based on ultra-rapid hardening Portland cement compositions are characterized by increased rate of early strength development (after 1 day of hardening fcm1/fcm28 is 0.51), which meets the requirements for ultra-rapid hardening concrete. The strength of designed concrete on the basis of ultra-rapid hardening Portland cement compositions is 83.0 MPa after 28 days and meets the requirements for high strength concrete. It was shown that concretes based on ultra-rapid hardening Portland cement compositions allowed to provide development of low and zero energy technologies of precast concrete. High strength concrete on the basis of ultrarapid hardening Portland cement composition, which is resistance at the elevated temperatures up to 400 C, is developed. The strength of such concretes at early time under normal condition increase due to the increased density of cement paste, accelerated the hydration process and pozzolanic reaction; under the elevated temperatures up to 400 C their strength further increases by 20–30%. The reliability of the results is confirmed using standard methods of physical and mechanical tests, physical and chemical analysis methods (X-ray diffraction, scanning electron microscopy, infrared spectroscopy, determination of granulometric composition), proven methodologies, use of calibrated measuring instruments and equipment and the reproducibility of experimental results. Effective formulations of high-strength and high-strength concrete have been developed on the basis of ultra-high-strength Portland cement compositions, the implementation of which, at low-temperature treatment of floor slabs, solves the problem of providing the required transfer strength. In the production conditions of SE “Spetszalizobeton” high-strength concrete on the basis of ultra-rapid hardening Portland cement compositions for the manufacture of round-hollow slabs of overlap was produced. Technical and economic efficiency of their use was calculated.
Наномодифіковані надшвидкотверднучі цементуючі системи та високофункціональні бетони на їх основі
(Національний університет "Львівська політехніка", 2019) Марущак, Уляна Дмитрівна; Саницький, Мирослав Андрійович; Національний університет «Львівська політехніка»; Рунова, Раїса Федорівна; Толмачов, Сергій Миколайович; Мішутін, Андрій Володимирович
Дисертаційна робота присвячена розробленню теоретичних основ одержання наномодифікованих надшвидкотверднучих цементуючих систем для ефективних високофункціональних бетонів на їх основі з покращеними будівельно-технічними властивостями в умовах різних експлуатаційних впливів. Визначено принципи наномодифікування високорухливих цементних матриць для синтезу підвищеної міцності в ранній період тверднення за рахунок використання комплексних органо-мінеральних наномодифікаторів на основі ультрадисперсних мінеральних компонентів, а також полікарбоксилатних суперпластифікаторів з наноспроектованими ланцюгами. Встановлено фізико-хімічні закономірності процесів гідратації та тверднення наномодифікованих цементуючих систем, що полягають у направленому формуванні мікроструктури цементуючої матриці з прискореним формуванням гідросилікатного гелю, рівномірним розподіленнням гідратів в обмеженому міжзерновому просторі та утворенням однорідної дрібнокристалічної структури цементного каменю. У дисертації розроблено системний підхід до композиційної побудови ефективних високофункціональних бетонів, що полягає у полімасштабному модифікуванні та армуванні структури композиту на нано-, мікро- та мезорівнях для одержання необхідних технологічних, міцнісних та експлуатаційних властивостей. Здійснено промислове впровадження та визначено техніко-економічну ефективність використання наномодифікованих надшвидкотверднучих цементуючих систем та високофункціональних бетонів на їх основі. Диссертация посвящена разработке теоретических основ получения наномодифицированных сверхбыстротвердеющих цементирующих систем для эффективных высокофункциональных бетонов на их основе с улучшенными строительно-техническими свойствами в условиях различных эксплуатационных воздействий. Установлены принципы наномодифицирования высокоподвижных цементных матриц для синтеза повышенной прочности в ранний период твердения за счет использования комплексных органо-минеральных наномодификаторов на основе ультрадисперсных минеральных компонентов, а также поликарбоксилатных суперпластификаторов с наноспроектированными цепями. Изучены физико-химические особенности процессов гидратации и твердения наномодифицированных цементирующих систем, которые определяют направленное формирование микроструктуры цементирующей матрицы с ускоренным образованием гидросиликатного геля при более однородном распределении гидратов в ограниченном межзерновом пространстве и образованием однородной мелкокристаллической структуры цементного камня. В диссертации разработан системный подход к композиционному построению эффективных высокофункциональных бетонов многоуровневой структуры, состоящий в полимасштабном модифицировании и армировании структуры композита для достижения необходимых технологических, прочностных и эксплуатационных свойств. Осуществлена промышленная апробация и рассчитана технико-экономическая эффективность использования наномодифицированных сверхбыстротвердеющих цементирующих систем и высокофункциональных бетонов на их основе. The thesis is devoted to the development of theoretical bases of obtaining nanomodified ultrarapid hardening cementitious systems for efficient high performance concrete on their basis with improved building and technical properties in different exposure conditions. The principles of nanomodification of high flowability cement matrix for the synthesis of high strength in the early hardening period due to the system combination of nano- and ultrafine mineral components and superplasticizer based on the polycarboxylate ether with nano-engineered chains have been established. The scientific understanding of the formation of the hierarchical structure of cement systems on the micro- and nanolevels on the basis of the multiparametric analysis of the granulometric distribution of ultrafine components, taking into account the relationship between the elements of the matrix and pore space is expanded. The physical and chemical peculiarities of the processes of hydration and hardening of nanomodified cementitious systems, which consist in the directed formation of the microstructure of a cement matrix with accelerated formation of a hydrosilicate gel with a more homogeneous distribution of hydrates in a limited intergranular space and the formation of a homogeneous fine-crystalline structure of cement paste, are studied. On the basis of the analysis of the research results nanomodified ultrarapid hardening cementitious systems were developed based on the nanostructure formation types «top–down» and «bottom–up». Nanomodified ultrarapid hardening cementitious «top-down» systems are characterized by a significant increase in early strength after 1 and 2 days Rc1/Rc28=56.2 %; Rc2/Rc28=63.5 % respectively and standard strength (Rc28 = 60.8–66.9 MPa). According to these indicators they relate to ultrarapid and high strength binders. The ultrarapid hardening high strength cementitious systems obtained by bottom-up nanotechnology by introducing of suspension of synthesized calcium hydrosilicate nanosized particles, which are the centres of crystallization of C-S-H phases in the intergranular space, and polycarboxylate superplasticizers, are characterized by high rates of development of early strength of cement in high flowability conditions Rc1/Rc28 = 54% and high standard strength Rc28 = 84.8 MPa. The thesis has developed a systematic approach to the creation of effective High Performance concrete of a multi-level structure based on nanomodified ultrarapid hardening cementitious systems of «bottom-up» and «top-down» technologies. The scientific basis of the development of High Performance concrete with high technical and building properties, including impact resistance are designed. They are consisted in reducing the defect of the structure of the surface layer and the transition zone, the growth of the solid phase during the optimization of the system by introducing elements of various scale levels, as well as the formation of an increased number of hydrated products in matrix, dispersion reinforcement of the structure. Designed High Performance concretes are characterized by improved technological, strength and operational properties - consistence classes of fresh concrete S4–S5, rapid strength development (fcm2/fcm28 = 0.56–0.72), high-strength (class C55/67), water absorption 1.9–2.1%, increased water resistance (W18–W20), frost resistance (F300–F400). The modulus of elasticity of nanomodified concrete is 41.2–53.6 GPa, the Poisson's ratio is reduced to 0.17. Designed nanomodified self-compacting, fiber-reinforced self-compacting concrete mixtures meet the requirements for flow class SF3 and are characterized by homogeneity and resistance to sedimentation, and concrete on their basis characterized a rapid strength development under normal hardening conditions (fcm2/fcm28 = 0.55–0.62). Compressive strength classes of fiber-reinforced concretes based on nanomodified ultrarapid hardening cementitious systems are C 50/60-C60/75, the critical stress intensity factor increases in 1.2 times and the impact strength in 11.5 times compared to unreinforced concrete. High Performance concrete on the basis of nanomodified ultrarapid hardening cementitious systems at the expense of increasing the density of cement paste, accelerating the process of hydration and pozzolanic reaction are characterized by high early and standard strength; under the elevated temperatures up to 400 C their strength further increases by 20–30%. Тhe results of industrial approbation of the developed nanomodified ultrarapid hardening cementitious systems and concretes on their base are presented in the concreting of bearing monolithic structures, and the technical and economic efficiency of their application are shown. Тhe оbtained theoretical and methodological developments concerning the design of High Performance concrete on the basis of nanomodified ultrarapid hardening cementitious system are used in the educational process.