Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
6 results
Search Results
Item Ремонтні суміші з підвищеними експлуатаційними властивостями на основі лужного портландцементу(Національний університет "Львівська політехніка", 2021) Камінський, Андрій Тарасович; Кропивницька, Тетяна Павлівна; Національний університет "Львівська політехніка"; Житковський, Вадим Володимирович; Суханевич, Марина ВолодимирівнаItem Низькоемісійні змішані цементи та модифіковані бетони і будівельні розчини на їх основі(Національний університет "Львівська політехніка", 2020) Іващишин, Ганна Степанівна; Саницький, Мирослав Андрійович; Національний університет "Львівська політехніка"; Гоц, Володимир Іванович; Марчук, Віталій ВікторовичItem Лужноактивовані композиційні портландцементи з високою ранньою міцністю та наномодифіковані бетони на їх основі(Національний університет "Львівська політехніка", 2020) Кропивницька, Тетяна Павлівна; Саницький, Мирослав Андрійович; Національний університет "Львівська політехніка"; Рунова, Раїса Федорівна; Нетеса, Микола Іванович; Кровяков, Сергій ОлексійовичДисертаційна робота присвячена розробленню теоретичних основ одержання лужноактивованих композиційних портландцементів з високою ранньою міцністю та наномодифікованих швидкотверднучих бетонів на їх основі з покращеними показниками якості. Обгрунтовано принципи композиційної побудови технологічно оптимізованих мікроструктурно-спроектованих мультимодальних портландцементів з високою ранньою міцністю з врахуванням особливостей речовинного та гранулометричного складів, впливу фізичних чинників (пуцоланова активність, водопотреба, водовідділення та ін.) на комплекс властивостей цементуючої системи. Розкрито фізико-хімічні закономірності процесів раннього структуроутворення лужноактивованих композиційних портландцементів, що полягають в утворенні цеолітоподібних лужних гідроалюмосилікатів, нанодисперсних фаз C-S-H(І) та етрингіту, які загалом визначають основні структурні характеристики модифікованого цементного каменю. Встановлено принципи наномодифікування цементного каменю на мікро- та наномасштабному рівнях і за методом золь-гель технології синтезовано лужний нанокомпозит N-C-S-H-PCE, що забезпечує суттєве збільшення ранньої міцності та визначає покращені технічні властивості та довговічність бетону. Розроблено основи технології наномодифікованих клінкер-ефективних бетонів різного функціонального призначення, що полягають у застосуванні фізико-хімічного та нанотехнологічного підходів для покращення експлуатаційних властивостей. Здійснено промислово-дослідне впровадження і визначено техніко-економічну ефективність використання лужноактивованих композиційних портландцементів з високою ранньою міцністю та наномодифікованих бетонів на їх основі. Дисcертационная работа посвящена разработке теоретических основ получения щелочеактивованных композиционных портландцементов с высокой ранней прочностью и наномодификованих быстротвердеющих бетонов на их основе с улучшенными показателями качества. Обоснованы принципы композиционного построения технологически оптимизованных микроструктурно-спроектированных мультимодальных портландцементов с высокой ранней прочностью с учетом особенностей вещественного и гранулометрического составов, влияния физических факторов (пуццолановая активность, водопотребность, водоотделение и др.) на комплекс свойств цементирующей системы. Раскрыты физико-химические закономерности процессов раннего структурообразования щелочеактивованных композиционных портландцементов, что заключаются в образовании цеолитоподобных щелочных гидроалюмосиликатив, нанодисперсных фаз C-S-H(I) и эттрингита, которые в целом определяют основные структурные характеристики модификованого цементного камня. Установлены принципы наномодифицирования цементного камня на микро- и наномасштабных уровнях и по методу золь-гель технологии синтезирован щелочной нанокомпозит N-C-S-H-PCE, обеспечиваюший существенное увеличение ранней прочности и определяющий улучшенные технические характеристики и долговечность бетона. Разработаны основы технологии наномодификованих клинкер-эффективных бетонов различного функционального назначения, заключающиеся в применении физико-химического и нанотехнологического подходов для улучшения эксплуатационных свойств. Осуществлено промышленно-опытное внедрение и определена технико-экономическая эффективность щелочеактивованих композиционных цементов с высокой прочностью и наномодификованных бетонов на их основе. The dissertation is devoted to the development of theoretical bases for obtaining alkali - activated composite Portland cements with high early strength and nanomodified rapid hardening concretes with improved quality parameters. There were substantiated the principles of composite construction of technologically optimized, microstructurally-engineered multimodal Portland cements with high early strength, taking into account the peculiarities of the substance and particle size composition, the influence of physical factors (pozzolanic activity, water demand, bleeding etc.) on the complex properties of the cementitious systems (workability, early and standard strength, durability, cost, environmental impact). It was shown that technological optimization due to the combination of mineral additives (GGBFS, superzeolite and limestone) with different surface energy (Kisa are 7,85; 9,71 and 11,52 μm-1.vol.%) provides microstructurally-designed multimodal composite Portland cement with high early strength of type CEM II/ B-M (S-P-L) 42,5R– LH, characterized by uniformity and stability without separation and delamination. It has been proved, the effectiveness of complex influence of alkali metal salts and polycarboxylate type superplasticizer on the processes of early structure formation of Portland composite cement. It was shown that the replacement of 1.0-1.5 wt.% SO3 from gypsum dihydrate in the CEM II/B-M composition with more soluble sodium sulfate in the amount of 1.77-2.65 wt.% opens the way to increase the efficiency of alkaline sulfate activation. The improved characteristics of the modified alkali-sulfate activated cement stone are ensured by the formation of zeolitic alkaline hydroalumosilicates, nanodispersed C-S-H(I) phases and ettringite. There were established the principles of nanomodification of cement stone on micro- and nano-scale levels and by the method of sol-gel technology was synthesis alkaline nanocomposite N-C-S-H-PCE. Alkaline nanocomposite is shown to be nanodispersed alkaline calcium hydrosilicates with high surface activity (Kisa=45 μm-1.vol.%), which provides directional control of structure formation processes in the R2O-CaO-Al2O3-SiO2-H2O system and determines (from nano- to micro- and macrolevels) the technical properties and long-term performance characteristics of cementitious matrix. Alkali-activated Portland composite cement with high early strength has been developed with taking into account the nanotechnological approach. It is shown that the combination of physical and chemical approaches by using alkaline activator, polycarboxylate superplasticizer, nanosilica and alkaline nanocomposite creates the possibility of obtaining super rapid hardening High-strength Portland composite cements ACEM II/B-M (S-P-L) 52,5 R (CF = 0,65; Rc1/Rc28 = 44,9%; Rc2/Rc28 = 96,2%, Rc28 = 68,2%, Rc28 = 68,2 MPa), rapid hardening clinker-effective composite cement CEM V/A 42,5 R (CF=0.50; Rc2/Rc28=51,5%; Rc28=61,2 MPa); ultra high performance heat and corrosion resistant pozzolanic cement CEM IV/A (P) 52,5R-SR (CF =0,78; Rc1/Rc28 = 61.9%; Rc2/Rc28 = 90.1%, Rc28=97.2 MPa); decorative composite cements. Nanomodified rapid hardening clinker-efficient concretes have been developed, characterized by improved technological, technocal and performance properties - S4 consistency class, rapid hardening (fcm2/fcm28 = 0,51-0,53), high strength classes C50/60, C60/75), high water resistance (W14 - W18), frost resistance (F300 - F400). The modulus of elasticity of nanomodified concrete increases to 49.6 GJ, the fracture toughness increases to Ki = 0.90 MPa · m1/2. It was shown that the introduction of complex nanomodifiers (liquid alkaline nanocomposites NCSH-PCE) allows to obtain nanoengineered composites (flexural / compressive strength - 20/160 MPa, abrasion - 0.02… 0.04 g/cm2) for using as a lining material in conditions of extreme abrasive wear at temperatures up to 400oC (cement industry, etc.). The industrial implementation has been carried out and the technical and economic efficiency of the use of alkali-activated Portland composite cement with high early strength and nanomodified concretes based on them has been determined.Item 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 ВасильовичДисертаційна 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.Item 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 ВолодимировичДисертаційна 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.Item Мультимодальні композиційні портландцементи з високою ранньою міцністю та модифіковані бетони на їх основі(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Гев’юк, Ірина Миколаївна; Саницький, Мирослав Андрійович; Національний університет «Львівська політехніка»; Рунова, Раїса Федорівна; Житковський, Вадим ВолодимировичДисертаційна робота присвячена розробленню теоретичних основ технології композиційних портландцементів з високою ранньою міцністю типу CEM II/B-М (клінкер-фактор – 65%) за рахунок оптимізації речовинного та гранулометричного складів клінкеру та високодисперсних цементозаміщуючих матеріалів різного генезису з врахуванням особливостей розподілу розмірів частинок та їх поверхневої енергії, що забезпечує технічні, екологічні та економічні переваги даного типу композиційних портландцементів. Отримано комплекс експериментально-статистичних моделей технологічних і фізико-технічних показників четвертинних мультимодальних композиційних портландцементів з високою ранньою міцністю та модифікованих бетонів на їх основі, що кількісно характеризують комплексну синергетичну дію високодисперсних цементозаміщуючих матералів з бімодальною реакційно-хімічною поверхневою активністю та полікарбоксилатних суперпластифікаторів, досліджено будівельно-технічні властивості, здійснено промислове впровадження та розраховано техніко-економічну ефективність їх використання. Диссертация посвящена разработке теоретических основ технологии композиционных портландцементов с высокой ранней прочностью типа CEM II/B-М (клинкер-фактор - 65%) за счет оптимизации вещественного и гранулометрического составов клинкера и высокодисперсных цементозамещающих материалов различного генезиса с учетом особенностей распределения размеров частиц и их поверхностной энергии, что обеспечивает технические, экологические и экономические преимущества данного типа композиционных портландцементов. Получено комплекс экспериментально-статистических моделей технологических и физико-технических показателей четвертичных мультимодальных композиционных портландцементов с высокой ранней прочностью и модифицированных бетонов на их основе, количественно характеризующих комплексное синергетическое взаимодействие высокодисперсных цементозамещающих матералов с бимодальной реакционно-химической поверхностной активностью и поликарбоксилатных суперпластификаторов, исследованы строительно-технические характеристики, осуществлено промышленное внедрение и рассчитана технико-экономическая эффективность их использования. The dissertation is devoted to the development of theoretical bases of multimodal Portland cement technology with high early strength of CEM II/B-M type (clinker-factor 65%) due to optimization of the main constituents and granulometric composition of clinker and supplementary cementitious materials of different genesis taking into account the particle size distribution and their surface energy, which provides the technical, ecological and economic benefits of this type of Portland composite cement. An analytical review of literary sources devoted to the problems of obtaining of concrete with improved operational characteristics was made, issues related to the principles of modification of cementing systems were considered, as well as theoretical preconditions of the research were determined. The characteristics of the materials and the main methods of research used in the work are described. The results of development and research of multimodal composite Рortland cement with high early strength are presented. Complex estimation of dispersion of mineral components, based on determination of specific surface, granulometric composition of particles and magnitude of their interfacial surface is carried out. The complex of experimental and statistical models of technological and physical and technical parameters of quaternary multimodal composite Рortland cements with high early strength, quantitative characterizing the complex synergetic effect of highly dispersed cementitious substrates with bimodal reactive-chemical surface activity in the mechanism of growth of their early and standard strength are obtained. It is shown that the combination of the main constituents of different genesis provides optimization of properties (workability, standard and early strength, durability, cost, environmental impact) of a quaternary multimodal composite Рortland cement with high early strength of CEM II/B-M 42.5R type. The compositions of modified concretes based on multimodal Portland composite cements have been developed and their construction and technical properties have been investigated. It is shown that modified concretes of classes C20/25...С32/40 by the estimating specific strength fcm2/fcm28 =0,32...0,35 are characterized by average strength increase. The complex modifier with acceleration action Glenium ACE 430 + Pozzolit 501 provides the production of rapid-hardening concretes (fsm2=31,5 MPa, fcm2/fcm28 = 0,58), which are also characterized by accelerated hardening at frost. Industrial batches of Quaternary Portland composite cements of CEM II/B-M (S-P-L) type were produced. Pilot batch of multimodal Portland composite cement with high early strength DSTU B EN 197-1 - CEM II/B-M (S-P-L) 42.5R-LH has been produced on the basis of separate milling technology in the quantity of 600 t. At release of commercial concrete at the Subsidiary Enterprise "Spetszalizobeton" PJSC “Ivano-Frankivsk Cement”, the efficiency from the implementation of development, taking into account the cost of production, is 75 ... 100 UAH per 1 m3 of concrete.