Шабанова Г. М. Фізико-хімічні основи створення спеціальних цементів в системі BaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2

Об'єкт дослідження - підсистеми чотирикомпонентної системи BaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2, сполуки й гетерогенні композиції фаз, що є основою спеціальних барійвмісних цементів нового класу; мета дослідження - створення наукових основ прогнозування існування фаз та встановлення закономірностей їх утворення у системі BaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2, експериментальне обгрунтування особливостей її субсолідусної будови, оптимізація технологічних параметрів синтезу спеціальних цементів нового класу із заданими фазовим складом, фізико-хімічними властивостями та експлуатаційними характеристиками та бетонів на їх основі; методи - сучасні методи дослідження багатокомпонентних систем, комплекс методів фізико-хімічного аналізу; теоретичні і практичні результати - сформовано базу термодинамічних даних барійвмісних сполук; уточнено будови трикомпонентних систем BaO-Al2O3-SiO2; BaO-Al2O3-Fe2O3; BaO-Fe2O3-SiO2 у субсолідусній області; вперше проведено дослідження чотирикомпонентної системи BaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2 та визначено, що при температурі 1108 оС в системі відбувається перебудова конод, що призводить до зміни субсолідусної будови концентраційного тетраедру базової системи, побудовано топологічний граф взаємозв'язку елементарніх тетраедрів та надано їх геометро-топологічну характеристику; розроблено ресурсо- та енергозберігаючу технологію одержання барійвмісних цементів; новизна - розроблено фізико-хімічні основи одержання нового класу спеціальних барійвмісних цементів, що базуються на фундаментальних законах термодинаміки стосовно фазових рівноваг багатокомпонентної системи BaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2 у субсолідусній області, та сформульовано основні принципи синтезу барійвмісних цементів з комплексом заданих експлуатаційних характеристик та бетонів на їх основі; теоретично обгрунтовано принципи одержання і регулювання фазового складу барійвмісних цементів, що синтезуються в умовах різкого і повільного охолодження, детермінованих можливостями оборотності термодинамічної рівноваги в твердофазних реакціях чотирикомпонентної системи, доведено, що розрахунковий склад барійвмісних клінкерів з достатньою вірогідністю відповідає кількісному і якісному співвідношенню фаз у реальних клінкерах, що дає можливість цілеспрямованим синтезом одержувати спеціальні барійвмісні цементи заданого фазового складу; встановлено кінетичні закономірністі процесів фазоутворення барійвмісних цементів та виявлено особливості їх механізму твердіння та процесів гідратації; предмет і ступінь впровадження - конструктивні елементи захисту від іонізуючого випромінювання лабораторних прискорювачів електронів та гама-квантів; ефективність впровадження - 500 000 грн. на рік; сфера використання - захисні контейнери, конструкції та споруди атомної енергетики, конструкційні елементи магнїєвих електролізерів, тампонажні розчини для газо- та нафтових свердловин.