Марків Т. Є. Наукові засади отримання бетонів з підвищеною тріщиностійкістю за рахунок керування структуроутворенням на різних рівнях

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора наук

Державний реєстраційний номер

0524U000295

Облікова картка дисертації

0524U000295.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 05.23.05 - Будівельні матеріали та вироби

10-09-2024

Спеціалізована вчена рада

Д 35. 052.17

Національний університет "Львівська політехніка"

Анотація

Дисертаційна робота присвячена розробленню наукових засад одержання бетонів з підвищеною міцністю та тріщиностійкістю. Розроблено алгоритм багатопараметричного проектування бетонів класів за міцністю на стиск С25/30-С50/60, який передбачає раціональний підбір та оптимізацію технологічних факторів на різних структурних рівнях, що забезпечує підвищення тріщиностійкості. Розроблено системний підхід до вибору пуцоланових матеріалів і показано, що досліджені пуцоланові матеріали на основі природних і штучних цеолітів мають суттєвий потенціал для покращення властивостей бетонних сумішей та бетонів. Розкрито фізико-хімічні закономірності та можливості направленого формування фазового складу цементної матриці бетону з пуцолановими матеріалами, створюючи умови для утворення додаткової кількості рівномірно розподілених модифікованих дрібнодисперсних продуктів гідратації, в тому числі голчасто-волокнистих гідросилікатів кальцію, які кольматують поровий простір цементного каменю. Це забезпечує ефект його самоармування на рівні мікроструктури, зменшення кількості дефектів, підвищення опору руйнуванню та синтез міцності бетонів як на розтяг при згині, так і на стиск, а також покращені експлуатаційні властивості бетонів. Встановлено механізм підвищення тріщиностійкості бетону з повітровтягувальними добавками, який грунтується на формуванні в структурі бетону рівномірно розподілених бульбашок повітря з оболонкою, сформованою з продуктів взаємодії портландцементу з цеолітовим туфом, зокрема волокнистих гідросилікатів кальцію, які забезпечують рівномірний розподіл напружень в бетоні, що сприяє дисипації енергії мікротріщиноутворення. Аналіз порової структури бетону (марка за осадкою конуса бетонної суміші S1) з полідисперсним цеолітовим туфом та пластифікуюче-повітровтягувальними добавками свідчить, що при об’ємі втягнутого повітря 6,5% бульбашки повітря виступають демпферами напружень, а разом із модифікуванням мікро- та мезоструктури бетону призводять до зменшення мікротріщиноутворення на докритичній (Gi=247,44 Дж/м2) та сповільнення поширенню магістральних тріщин в закритичній (Gl=492,28 Дж/м2) стадіях. Проведено оцінку впливу армування бетону різними видами фібри на міцнісні властивості та характеристики тріщиностійкості бетонів. Досліджено, що композиційне полідисперсне армування фібрами ФПДП2 та ФПП1 є найбільш ефективним і дозволяє підвищити питомі енерговитрати на статичне деформування до моменту початку руху магістральної тріщини Gi=207,34 Дж/м2, питомі енерговитрати на локальне статичне деформування в зоні магістральної тріщини Gl=660,19 Дж/м2, питомі ефективні енерговитрати на статичне руйнування GF=840,44 Дж/м2 в 1,8; 2,7 та 2,6 раз відповідно порівняно з контрольним складом. Аналіз бетону на рівні мезо- та макроструктури показує, що ці показники досягаються внаслідок “Bridge” ефекту, який утворюється при армуванні бетону фіброю. При цьому спостерігається сповільнення розвитку макротріщин в докритичній стадії деформування та зростає опір дефрагментації зразків в закритичній стадії руйнування таких бетонів. Відбувається стабілізація деформацій усадки через 22 діб тверднення та подальше їх зменшення на 26% порівняно з неармованим бетоном. Обгрунтовано наукові засади розроблення принципово нової концепції створення бетонів з підвищеною міцністю і тріщиностійкістю, яка грунтується на можливостях регулювання характеристик тріщиностійкості за рахунок зміни параметрів проектування та технологічних факторів, а саме – пуцоланових матеріалів цеолітового типу, пластифікуюче-повітровтягувальних добавок оптимального складу, фібри різних типів та розмірів, що забезпечить отримання щільної неперервно армованої на всіх рівнях структури бетону, який характеризується покращеними експлуатаційними властивостями. Встановлено, що бетон, який містить 10 мас.% цеолітового туфу, різні типи фібри, пластифікуючу і повітровтягувальну добавки, незважаючи на менший вміст портландцементу, характеризується подібною поведінкою під навантаженням на стадії після утворення тріщин, як і бетон, в складі якого є тільки фібра, і має покращені експлуатаційні властивості. Такий мультикомпонентний бетон характеризується покращеними міцнісними властивостями та параметрами тріщиностійкості зі збільшенням енергії руйнування на 35,1% і критерія крихкості на 61,5% порівняно з контрольним бетоном. Здійснено промислове впровадження та розраховано техніко-економічну ефективність використання бетонів з підвищеною міцністю та тріщиностійкістю.

Читати повністю

Публікації

1. Будівельні розчини з мікроармувальними добавками / Т. Є. Марків, Х. С. Соболь, Т. П. Кропивницька, П. В. Новосад. Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Теорія і практика будівництва. 2007. № 602. С. 139–143.

2. Концепція одержання низькоенерговмісних цементів / Т.Є. Марків, У.Д. Марущак, М.А. Саницький, Х.С. Соболь, Ю.Л. Новицький. Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. ”Теорія і практика будівництва”. 2009. № 655. С. 170-178.

3. Модифіковані малоенергоємні цементи для будівельних розчинів і бетонів / Т. Є. Марків, Т. П. Кропивницька, М. В. Штурмай, Б. В. Федунь. Будівельні конструкції, міжвід. наук.-техн. зб. / Держ. п-во «Держ. н.-д. ін-т буд. конструкцій». Київ. НДІБК, 2009. Вип. 72. Сучасні технології бетону: зб. наук. пр. С. 216–222.

4. Модифіковані бетони з поліпшеними експлуатаційними властивостями / Т. Є. Марків, П. В. Новосад, О. П. Новосад, І. В. Саїв. Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Теорія і практика будівництва. 2010. № 664. С. 93–97.

5. Саницький М., Кропивницька Т., Марків Т. Мікроструктура та міцність будівельних розчинів з комплексними модифікаторами. Будівельні матеріали та вироби. 2010. № 1 (60). С. 6–9.

6. Саницький М. А., Марків Т. Є., Круць Т. М. Волокнистоцементні вироби на основі портландцементу, одержаного з використанням вторинних паливних матеріалів. Будівельні матеріали та вироби. 2011. № 4 (69). С. 2–7.

7. Модифіковані бетони на основі портландцементу композиційного ПЦ ІІ/Б-К (Ш-З)-400 / Т. Є. Марків, У. Д. Марущак, С. В. Міхін, О. О. Серкіз. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. 2013. Вип. 26. С. 286–291.

8. Markiv T., Huniak О., Sobol Kh. Optimization of concrete composition with addition of zeolitic tuff. Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Теорія і практика будівництва. 2014. № 781. С. 116–120.

9. Гуняк О.М., Соболь Х.С., Марків Т.Є. Оптимізація складів спеціальних цеолітовмісних портландцементів. Містобудування та територіальне планування. 2014. Вип. 54. С. 139–143.

10. Солодкий С.Й., Марків Т.Є., Холод Т.П. Способи регулювання тріщиностійкості високоміцних бетонів. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди, зб. наук. пр. Рівне [б. в.], 2015. Вип. 31. С. 357–362.

11. Дослідження будівельних розчинів з добавкою цеолітів / Т. Є. Марків, Х. С. Соболь, З. Я. Бліхарський, О. М. Гуняк. Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Теорія і практика будівництва. 2015. № 823. С. 222–228.

12. Солодкий С.Й., Гуняк О.М., Марків Т.Є. Тріщиностійкість модифікованих високоміцних дорожніх бетонів. Автомобільні дороги і дорожнє будівництво, наук.-техн. зб. Київ, 2016. Вип. 98. С. 247–255.

13. Активність полідисперсних мінеральних компонентів та їх роль у формуванні структури та міцності цементів / Х. С. Соболь, Т. Є. Марків, Н. І. Петровська, О. М. Гуняк. Вісник Національного університету Львівська політехніка. Теорія і практика будівництва. 2019. № 912. С. 175–182.

14. Markiv T. Properties of fresh and hardened mortars with air-entraining agent. Theory and Building Practice. 2022. Volume 4(2). P. 105-110.

15. Пат. 154932 Україна. Спосіб одержання зв’язуючого / З. Я. Бліхарський, Х. С. Соболь, Т. Є. Марків, О. М. Гуняк. u 202302590; опубл. 03.01.2024, Бюл. № 1. 4 с.

16. Peculiarities of hydration processes of cements containing natural zeolite / Kh. Sobol, T. Markiv, V. Terlyha, W. Franus. Budownictwo i Аrchitektura. 2015. Т. 14. № 1. P. 105–113.

17. Effect of Natural Zeolite and Air-Entraining Agent on the Properties of High Strength Concretes / Z. Blikharskyy, S. Solodkyy, O. Pozniak, T. Markiv. Regional Barometer. Analyses & Prognoses. 13(2). 2015. P. 137-138.

18. Mechanical and durability properties of concretes incorporating natural zeolite / T. Markiv, K. Sobol, M. Franus, W. Franus. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2016. Vol. 16(4). P. 554–562.

19. Fracture properties of high-strength concrete obtained by direct modification of structure / S. Solodkyy, T. Markiv, K. Sobol, O. Hunyak [Електронний ресурс]. MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 116.

20. The effect of natural pozzolans on properties of vibropressed interlocking concrete blocks in different curing conditions / O. Hunyak, K. Sobol, T. Markiv, V. Bidos. Production Engineering Archives. 2019. Vol. 22. P. 3–6.

21. Turba Y., Solodkyy S., Markiv T. Strength and fracture toughness of cement concrete, dispersedly reinforced by combination of polypropylene fibers of two types. Lecture Notes in Civil Engineering. 2020. Vol. 47. P. 488–494.

22. Effect of plasticizing and retarding admixtures on the properties of high strength concrete / T. Markiv, S. Solodkyy, K. Sobol, D. Rachidi. Lecture Notes in Civil Engineering. 2020. Vol. 100. P. 286–293.

23. Properties of concretes incorporating recycling waste and corrosion susceptibility of reinforcing steel bars / Z. Blikharskyy, K. Sobol, T. Markiv, J. Selejdak. Materials. 2021. Vol. 14(10). 2638.

24. Tomporowski D., Markiv T. Analysis of environmental consequences occurring in the life cycle of a retail facility. Budownictwo i Architektura. 2022. T. 21 (4). P. 5–12.

25. Markiv T., Blikharskyy Z. Effect of Calcium Nitrate-Based Admixture on the Strength of Concrete and Corrosion Susceptibility of Reinforcing Steel Bars. Lecture Notes in Civil Engineering. 2023. Vol. 290. P. 253–261.

26. The effect of air-entraining agent on the properties of mortars / Z. Blikharskyy, T. Markiv, Kh. Sobol, Y. Turba, J. Selejdak. Archives of civil engineering. 2023. Vol. 69. № 3. P. 147-156.

27. Mechanical and Fracture Properties of Air-Entrained FRC Containing Zeolitic Tuff / Z. Blikharskyy, T. Markiv, Y. Turba, O. Hunyak, Y. Blikharskyy, J. Selejdak. Applied Sciences. 2023. 13(16). 9164.

28. Модифіковані будівельні розчини з мікроармуючими і хімічними добавками / Т. Є. Марків, Х. С. Соболь, Т. П. Кропивницька, В. А. Пристай, Р. А. Солтисік. І науково-практична конференція «Сучасні тенденції розвитку і виробництва силікатних матеріалів». Львів, 2007. С. 13-15.

29. Марків Т.Є., Кропивницька Т.П. Модифіковані будівельні розчини нової генерації. ІІ науково-технічна конференція «Сучасні тенденції розвитку і виробництва силікатних матеріалів». Львів, 2008. С. 43.

30. Саницький М. А., Соболь Х. С., Марків Т. Є. Модифіковані композиційні цементи. Навч. посіб. Львів: Вид-во Львів. політехніки, 2010. 132 с.

31. Саницький М.А., Марків Т.Є., Русин Б.Г. Вплив лужних компонентів на компатибільність портландцементів з хімічними та мінеральними добавками. XII Міжнародна науково-практична конференція «Дні сучасного бетону». Будіндустрія ЛТД. Запоріжжя, 2012. С. 51-57.

32. The effect of zeolitic tuff on structure formation and properties of cements / T. Markiv, W. Franus, Kh. Sobol, Z. Blikharskyy. IBAUSIL. 19 Internationale Baustofftagung. Weimar (Germany), 2015. Band 2. Р. 415-422.

33. Вплив органо-мінеральних добавок на властивості високоміцних бетонів / С. Й. Солодкий, Т. Є. Марків, О. М. Гуняк, Б. А. Гостинецький. Матеріали міжнародної науково-практичної конференції. Харків. ХНУСА, 2015. С. 29-34.

34. Марків Т. Є., Соболь Х. С., Гуняк О. М. Цеолітовмісні цементи для бетонів транспортного призначення. Матеріали ІІІ Всеукраїнської науково-технічної конференції «Сучасні тенденції розвитку і виробництва силікатних матеріалів». Львів, 2016. С. 97-99.

35. Sobol K., Markiv T., Hunyak O. Effect of mineral additives on structure and properties of concrete for pavements. Selected Scientific Papers-Journal of Civil Engineering, 2(12). 2017. P. 95-100.

36. Markiv T., Turba Yu., Solodkyy S. The influence of polypropylene fibres on fracture parameters of concrete. IBAUSIL. 20 Internationale Baustofftagung. Weimar (Germany), 2018. Band 2. Р. 923-929.

37. The effect of zeolitic tuff on the properties of concretes / T. Markiv, Kh. Sobol, O. Hunyak, M. Franus, W. Franus. The 10th International conference „The occurrence, properties and utilization of natural zeolites”. Cracow, 2018. P. 153-154.

38. Турба Ю.В., Марків Т.Є., Солодкий С.Й. Вплив дисперсного армування поліпропіленовими фібрами на тріщиностійкість дорожніх бетонів. Матеріали міжнародного семінару “Моделювання і оптимізація будівельних композитів”. Одеса, 2018. C. 119-121.

39. The durability properties of concrete incorporating zeolitic tuff / Z. Blikharskyy, Kh. Sobol, T. Markiv, O. Pozniak, W. Franus. Proceedings of the 9th Croatian-Slovenian-Serbian Symposium on Zeolites. Split (Croatia), 2021. P. 27-30.

Читати повністю

Файли

autoreferat-referatmarkivty.pdf

dysertaciyamarkivtye.pdf

Схожі дисертації

0525U000253

Колесников Андрій Валерійович

Механізми багатоосередкового структуроутворення будівельних композитів на основі гіпсу

0525U000190

Ластівка Олесь Васильович

Наукові основи створення захисно-декоративних покриттів будівельного призначення на основі порошкових лакофарбових матеріалів

0522U100004

Борзяк Ольга Сергіївна

Регулювання контактних взаємодій для підвищення стійкості в умовах експлуатації матеріалів на основі мінеральних в’яжучих

0421U104082

Непомящий Олександр Миколайович

Механізм опору морозному руйнуванню будівельних конструкцій

0421U103942

Турба Юрій Васильович

Тріщиностійкість дисперсно-армованого бетону