Розроблення та дослідження низьковуглецевих товарних бетонів з використанням мокрої золи-винесення Бурштинської ТЕС
Автор: Коцій Олександр Ростиславович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології будівельних конструкцій, виробів і матеріалів
Інститут: Інститут будівництва та інженерних систем
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» КАФЕДРА БУДІВЕЛЬНОГО ВИРОБНИЦТВА Розширена анотація магістерської кваліфікаційної роботи Студента: Коція Олександра Ростиславовича Керівник: Саницький Мирослав Андрійович Тема: Розроблення та дослідження низьковуглецевих товарних бетонів з використанням мокрої золи-винесення Бурштинської ТЕС. Львів – 2024р. Розширена анотація Дослідження має на меті розробку низьковуглецевих бетонних сумішей, які відповідають сучасним вимогам до міцності та довговічності, дозволяючи при цьому скоротити витрати виробництва та сприяти екологічній стійкості шляхом зниження викидів СО? у будівельній промисловості. Проблема зміни клімату, викликана підвищеним рівнем викидів вуглекислого газу (СO?), є однією з найбільших екологічних загроз сучасності. За даними міжнародних досліджень, антропогенні викиди СО?, спричинені промисловістю, транспортом та енергетикою, є основною причиною глобального потепління та порушенням кліматичної рівноваги. На світовій арені, а також в Україні, питання зменшення вуглецевого сліду є нагальним для запобігання екологічним катастрофам та покращення якості життя. В Україні також спостерігається зростання промислових викидів СО?, і ця проблема потребує активного втручання та пошуку рішень. Одним з основних джерел СО? є промисловість, виготовлення будівельних матеріалів, зокрема виробництво бетону. Процес виготовлення цементу – основного компонента бетону – є одним із найбільш вуглецевоємних. Він потребує випалу клінкеру при високих температурах, що супроводжується значними викидами СО?. Вважається, що на виробництво цементу припадає близько 8% глобальних викидів вуглекислого газу. Об’єкт дослідження – низьковуглецеві товарні бетони з використанням мокрої золи-винесення. Предмет дослідження – особливості розроблення, складу та властивостей низьковуглецевих бетонів з додаванням мокрої золи винесення Бурштинської ТЕС з акцентом на міцність, довговічність і зниження вуглецевого сліду. Мета дослідження – основною метою дослідження є зниження вуглецевих викидів, пов’язаних з виробництвом бетону, шляхом оптимізації складу бетонної суміші з акцентом на зменшенні витрат цементу. Одним із найбільш перспективних шляхів досягнення цієї мети є заміна частин цементу на інші компоненти, що мають нижчий вуглецевий слід. Таке рішення не лише знижує рівень СО?, але й здатне вплинути на вартість кінцевого продукту, зменшуючи витрати на цемент — один із найдорожчих компонентів бетонної суміші. Для досягнення цієї мети розглядаються декілька підходів. По-перше, дослідження впливу пластифікуючих добавок. Це допоможе підвищити рухливість бетонної суміші при меншому вмісті води і цементу, що позитивно впливає на її міцність і довговічність. По-друге, оптимізація складу заповнювачів, тобто правильний вибір різних фракцій піску та щебеню, дозволить мінімізувати питомі поверхні в бетоні, підвищуючи його щільність і знижуючи витрату цементного в’яжучого. По-третє, додавання золи винесення з теплоелектростанцій (ТЕС) до складу бетонної суміші забезпечує не лише економію цементу, але й дозволяє вторинне використання промислових відходів, що також має екологічні переваги. Результати дослідження: 1. Оптимізація гранулометричного складу Введення щебеню фракції 2-5 мм покращило структуру бетонної суміші, що призвело до підвищення міцності бетону. У віці 28 діб міцність склала 38,10 МПа, що на 0,5% вище порівняно з базовим складом (37,91 МПа). Хоча приріст міцності виявився незначним, оптимізація гранулометричного складу створила кращу основу для подальшої модифікації бетону. 2. Вплив пластифікуючих добавок Використання пластифікатора Centrament N9 дало такі результати, зниження витрати води на 9,5% та цементу на 5,7%, міцність бетону на 28 добу зросла до 42,65 МПа, що на 12,5% перевищує показники базового складу. Застосування суперпластифікатора Muraplast EK59 виявилося ще ефективнішим - при зниженні витрати води на 18,6% та цементу на 17,1% міцність досягла 44,65 МПа, що на 17,8% вище за базовий склад. 3. Комплексна модифікація Часткова заміна цементу золою винесення при використанні суперпластифікатора Muraplast EK59 дозволила знизити витрату цементу до 270 кг/м? (на 22,9% порівняно з базовим складом). При цьому міцність бетону на 28 добу становила 43,98 МПа, що на 16,0% перевищує показники базового складу. Це свідчить про ефективність комплексного підходу до модифікації складу бетону. 4. Екологічні показники Екологічні характеристики фінального складу бетонної суміші порівняно з базовим, на 28 добу твердіння: • Зниження клінкер-інтенсивності на 33,8% (з 7,4 до 4,9 кгклінкеру/(м?*МПа)) • Зниження CO?-інтенсивності на 34,4% (з 6,4 до 4,2 кгCO?/(м?*МПа)) Перелік використаної літературних джерел ДСТУ Б В.2.7-32-95 Будівельні матеріали. Пісок щільний природний для будівельних матеріалів, виробів, конструкцій і робіт. Технічні умови ДСТУ Б В.2.7-43-96 Бетони важкі. Технічні умови ДСТУ Б В.2.7-71-98 Щебінь і гравій із щільних гірських порід і відходів промислового виробництва для будівельних робіт. Методи фізико-механічних випробувань ДСТУ Б В.2.7-171:2008 Будівельні матеріали. Добавки для бетонів і будівельних розчинів. Загальні технічні умови (EN 934-2:2008, NEQ) Будівельне матеріалознавство / [П.В. Кривенко, К.К. Пушкарьова, В.Б. Барановський та ін.] – К.: ТОВ УВПК “ЕксОб”, 2004. – 704 с Гоц В.І. Бетони і будівельні розчини / В.І. Гоц. – К.: ТОВ УВПК “ЕксОб”, 2003. – 468 с. ДСТУ Б В.2.7-214:2009 Будівельні матеріали. Бетони. Методи визначення міцності за контрольними зразками ДСТУ Б В.2.7-232:2010 Будівельні матеріали. Пісок для будівельних робіт. Методи випробувань ДСТУ-Н Б В.2.7-299:2013 Настанова щодо визначення складу важкого бетону ДСТУ Б В.2.7-46:2010 Будівельні матеріали. Цементи загальнобудівельного призначення. Технічні умови ДСТУ-Н Б В.2.6-197:2014 Настанова з проектування залізобетонних колон. Розрахунок на вогнестійкість Принципи стратегії сталого розвитку в цементній промисловості / Т.М. Круць, І.М. Гев`юк М.А. Саницький, Т.П. Кропивницька // Будівельні матеріали та вироби.–2015. – № 3-4. – С. 16-19. Кропивницька Т.П. Концепція еко-ефективних наномодифікованих лужноактивованих композиційних цементів з високою ранньою міцністю / Т. П. Кропивницька // Вісник НУ «Львівська політехніка». Теорія і практика будівництва. – 2019. – № 912. – C. 18-23. Високоякісні швидкотверднучі портландцементи виробництва ПрАТ «Івано-Франківськцемент» / Т.М. Круць, О.Ф. Горпинко, І.М. Гев`юк, М.А. Саницький, Т.П. Кропивницька // Будівельні матеріали та вироби. – 2018. – № 1/2 (97). – C. 34–37.