Герасименко Олег Степанович. Збільшення проникної здатності та міцності рідкого скла

brief description

Герасименко Олег Степанович. Збільшення проникної здатності та міцності рідкого скла : Дис... канд. наук: 05.23.05 2009

Герасименко О.С. Збільшення проникної здатності та міцності рідкого скла
Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.23.05 - будівельні матеріали та вироби. - Українська державна академія залізничного транспорту, Харків, 2008.
Дисертація присвячена дослідженню і розвитку теоретичних уявлень про процеси структуроутворення і формування властивостей при твердінні та нагнітанні рідкого скла, а також розробленню нових матеріалів і технологій з метою забезпечення високої несучої здатності і продовження довговічності основ із слабких ґрунтів.
На основі критичного аналізу уявлень про структуроутворення рідкого скла про його проникання в ґрунт із позиції колоїдної хімії і фізико-хімічної механіки дисперсних систем і матеріалів показана можливість значного поліпшення властивостей рідкого скла за рахунок його модифікування добавкою натрієвої солі поліметиленполінафталінсульфокислоти, що являє собою високодисперсну систему зі змінним електроповерхневим потенціалом негативним до затвердіння рідкого скла, що потім стає позитивним при його твердінні (С-3 звичайно застосовується як добавка-суперпластифікатор для портландцементу).
Наведено аналіз хімічних реакцій рідкого скла з різними речовинами (кислотами, лугами, солями й ін.), що впливають на твердіння таких композицій, визначені структурні елементи, що виникають у цих реакціях, а також величини і знаки їх електроповерхневихі рівноважних електроповерхневихпотенціалів.
Показано, що в залежності від виду речовин, що додаються в рідке скло, механізми твердіння визначаються розклинювальним тиском між зарядженими частками дисперсної фази (структурних елементів) композиції на основі рідкого скла як високодисперсної системи за участю молекулярної (притягувальної), електростатичної і структурної (відштовхуючих), електрогетерогенної (між частками з протилежними електроповерхневими потенціалами), що також притягувальна, складових розклинювального тиску.
Наведено результати експериментальних досліджень впливу модифікатора С-3 на міцність рідкого скла й суміші піску та рідкого скла з різним вмістом С-3, водостійкість, його реологічні властивості, проникну здатність і потенціал течії. Дослідження підтвердили, що модифікування рідкого скла добавкою С-3 у кількості 7,8 % збільшує міцність, водостійкість і проникну здатність рідкого скла.
Розроблено датчик і методику для діагностики вологісного стану ґрунтів.
Матеріали дисертації використовуються в навчальному процесі при підготовці спеціалістів і магістрів за фахом 7.092101 "Промислове і цивільне будівництво" і 7.100502 "Залізничні споруди і колійне господарство".

1. На основі критичного аналізу уявлень про структуроутворення рідкого скла, про його проникання в ґрунт із позиції колоїдної хімії і фізико-хімічної механіки дисперсних систем і матеріалів сформульована гіпотеза про можливість значного поліпшення властивостей рідкого скла, що дозволить значно розширити його застосування для зазначених виробничих задач.
2. Розвинуто теоретичні уявлення і розроблені відповідні фізико-математичні моделі, що описують:
- процеси виникнення і властивості структурних елементів рідкого скла;
- в’яжучі властивості і природу взаємодій при твердінні силікатних композицій;
- геометричні характеристики структурних елементів рідкого скла;
- властивості і структуру слабких ґрунтів;
- воду як елемент структури слабких ґрунтів високодисперсної складової слабких ґрунтів і рідкого скла.
3. За аналогією з теорією твердіння портландцементу П.А.Ребіндера, прийнято, що відповідальним за міцність і інші фізико-механічні властивості рідкого скла є процес його структуроутворення. Хімічні реакції і їх продукти приводять лише до виникнення елементів структури, а міцність структури виникає за рахунок виникнення між ними контактів різного типу, що визначається характеристиками і властивостями цих елементів, у першу чергу геометричними і електроповерхневими. Шляхом аналізу хімічних реакцій рідкого скла з різними речовинами (кислотами, лугами, солями й ін.), що впливають на твердіння таких композицій, визначені структурні елементи, що виникають у цих реакціях, а також величини і знаки їх електроповерхневихі рівноважних електроповерхневихпотенціалів.
4. Описані електрокінетичні явища і механізм проникної здатності рідкого скла в дрібні і пилуваті піски.
5. Розроблено фізико-математичні моделі реологічних і міцнісних властивостей слабких ґрунтів і рідкого скла.
6. Виконано експериментальні дослідження впливу модифікатора С-3 на міцність рідкого скла, водостійкість, його реологічні властивості, проникну здатність і потенціал течії. Дослідження підтвердили, що модифікування рідкого скла добавкою С-3 у кількості 7,8% збільшує міцність, водостійкість, проникну здатність рідкого скла.
7. Розроблено датчик і методику для діагностики вологісного стану ґрунтів.
8. Результати досліджень пройшли виробничі випробування і впроваджені в 20032007 рр. Матеріали дисертації використовуються в навчальному процесі при підготовці фахівців і магістрів за фахом 7.092101 "Промислове і цивільне будівництво" і 7.100502 "Залізничні споруди і колійне господарство".