В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Алтынбековой Алии Досжанкызы на тему «Разработка состава удобоукладываемого бетона быстрого твердения для производства буронабивных свай» по образовательной программе «8D07361 – Производство строительных материалов, изделий и конструкций».
Диссертация выполнена на кафедре «Технология промышленного и гражданского строительства» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - на русском
Официальные рецензенты:
Рахимова Галия Мухамедиевна - к.т.н., ассоциированный профессор Карагандинского технического университета имени Абылкаса Сагинова (г. Караганда, Республика Казахстан).
Монтаев Сарсенбек Алиакбарович – директор индустриально-технологического института Западно-Казахстанского аграрно-технического университета имени Жангир хана, д.т.н., профессор (г. Уральск, Республика Казахстан).
Временные члены Диссертационного совета:
Анискин Алексей – к.т.н., Ассистент профессор кафедры «Строительство» Университета Север (г. Вараждин, Хорватия).
Урханова Лариса Алексеевна – д.т.н., профессор кафедры «Дорожно-строительные материалы» Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) (г. Москва, Российская Федерация).
Молдамуратов Жангазы Нуржанович – PhD, декан факультета общего строительства «Международной образовательной корпорации» (г. Алматы, Республика Казахстан).
Научные консультанты:
Лукпанов Рауан Ермагамбетович – PhD, ассоциированный профессор кафедры «Технология промышленного и гражданского строительства» ЕНУ имени Л.Н. Гумилева (г. Астана, Республика Казахстан).
Чагла Мерал Акгюль – PhD, профессор кафедры «Строительство» Ближневосточного технического университета (г.Анкара, Турция).
Защита состоится: 6 июня 2024 года 11:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D073 – Архитектура и строительство» по образовательной программе «8D07361 – Производство строительных материалов, изделий и конструкций» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета в смешанном формате (онлайн, оффлайн) на платформе Microsoft Teams.
Ссылка: http://surl.li/tkwbc
Адрес: г. Астана, ул. К. Сатпаева, 2, Учебно-административный корпус, аудитория №302.
Аннотация (рус.): Диссертационная работа Алтынбековой Алии Досжанкызы «Разработка состава удобоукладываемого бетона быстрого твердения для производства буронабивных свай», представленной на соискание степени доктора философии (PhD) по образовательной программе: «8D07361 – Производство строительных материалов, изделий и конструкций» Цель диссертационного исследования. Разработка состава и способа получения бетона с улучшенными строительно-техническими характеристиками, основанных на применении разработанной комплексной модифицированной добавки, предназначенной для использования в производстве буронабивных свай. Задачи исследования: 1. Выполнить анализ современных химических добавок для бетонов с целью оценки их эффективности и дальнейшего определения наиболее перспективных вариантов. 2. Исследовать сырьевые материалы, используемые для производства основного состава бетона, с целью определения их характеристик и возможностей для улучшения качества конечного продукта. 3. Разработать состав и способ получения разработанной комплексной модифицированной добавки (КМД) для модификации бетона, а также определить оптимальное содержания добавки в бетоне. 4. Исследовать влияния КМД на технологические свойства цементного теста, прочность цементного камня и с целью определения ее воздействия на физико-механические свойства бетона. 5. Изучить влияние КМД на технологические свойства бетонных смесей и бетона, а также на их коррозионную стойкость и эксплуатационные характеристики. 6. Выполнить оптимизацию состава тяжелого бетона с использованием методов математического планирования эксперимента с учетом критериев водопоглощения и прочности бетона при сжатии для повышения его качества и экономической эффективности производства. 7. Осуществить опытно-промышленное внедрение результатов исследования с последующей оценкой их экономической эффективности, что позволит оценить практическую значимость исследования. Методы исследования. Методология и методы исследований, проведенных в рамках диссертационного исследования, опирались на следующие основы: 1. Теория твердения бетонов с добавками. Исследование основывалось на фундаментальных принципах теории твердения бетонов в присутствии различных добавок. Это включало анализ влияния добавок на физико-химические процессы, происходящие во время твердения бетона, и их влияние на конечные физико-механические свойства материала. 2. Ренгенофазовый и физико-механические исследования. Для изучения фазового состава вяжущего материала применялись методы рентгенофазового анализа, позволяющие определить структурные особенности материала. Влияние разработанной добавки на физико-механические характеристики бетона. 3. Обработка результатов исследований. Для результатов экспериментальных исследований применялась обработка данных, что обеспечивало объективность и достоверность полученных результатов. 4. Стандартные методики и нормативные документы: Все экспериментальные исследования проводились в соответствии с действующими стандартами и нормативными документами, такими как ГОСТ, а также рекомендациями и другими нормативными актами. Использовались аттестованные средства измерительной техники и испытательное оборудование для обеспечения точности и надежности результатов исследований. Основные положения (доказанные научные гипотезы и другие выводы, являющиеся новыми знаниями), выносимые на защиту: 1. Исследование сырьевых материалов, используемых для производства основного состава бетона, включая анализ их характеристик и потенциала для улучшения качества бетонных смесей. 2. Разработка комплексной модифицированной добавки (КМД) и технологический процесс получения добавки для улучшения свойств бетона и определение оптимального содержания добавки. 3. Оценка воздействия КМД на технологические свойства цементного теста, прочность цементного камня и формирование продуктов гидратации, что имеет важное значение для понимания процессов укрепления бетона. 4. Исследование влияния КМД на технологические и эксплуатационные свойства бетонных смесей, включая коррозионную стойкость и другие важные параметры, определяющие долговечность и надежность бетонных конструкций. 5. Оптимизация составов тяжелого бетона с использованием методов математического планирования эксперимента, с фокусом на водопоглощение и прочности при сжатии, что позволяет создавать более качественные и эффективные материалы. 6. Результаты внедрения разработанных составов, включая оценку их экономической эффективности, что является ключевым моментом для практического применения. Описание основных результатов исследования. В первой главе проведен обширный литературный обзор, основанный на анализе предшествующих исследований в данной области. Среди ведущих исследователей в этой области можно выделить таких ученых, как Г.И. Горчаков, И.Н. Ахвердов, Ю.М. Баженов, В.Г. Батраков, М.И. Хигерович, Б.Г. Скрамтаев, Н.Н. Долгополов, С.С. Каприелов, П.Г. Комохов, Д.О. Байджанов, а также многих других, чьи работы вносят значительный вклад в этой области. Зарубежные исследования, проводимые учеными, такими как Kordms S., H.B. Fischer, Wittman F.H., Bornemann R. также подчеркивают мировой характер быстрого развития строительной индустрии. Ученые, такие как А.В. Волженский, О.П. Мчедлова-Петросян, А.Е. Шейкин, П.Г. Комохов, В.И. Соломатов, активно работают над расширением знаний о факторах, влияющих на долговечность строительных конструкций в условиях коррозионной среды. Во второй главе проведен комплексный отбор сырьевых материалов для формирования основного состава бетонной смеси, таких как цемент, песок, щебень. В ходе данного исследования были осуществлены испытания, направленные на определение основных физико-механических характеристик сырьевых материалов, включая цемент, песок и щебень. Используются соответствующие методы испытания, определенные в ГОСТ 310.1-76, ГОСТ 310.2-76, ГОСТ 310.3-76, ГОСТ 310.4-81, ГОСТ 8735-88 и ГОСТ 8267-93. На основании проведенных исследований и анализа данных были выбраны месторождения для каждого компонента: цемент – Кокше-Цемент ЦЕМ I 42,5 Н, песок – Ильиновское и щебнь – Тастак. В третьей главе разработан состав комплексной модифицированной добавки (КМД), включающий послеспиртовую барду (ПСБ), гипс и едкий натр (NaOH). Добавка предназначенна для улучшения основных показателей бетона, а также определены оптимальное содержания добавки в бетоне. Разработанная добавка отличается как качественно, так и количественно от имеющихся аналогов. Разработан технологический процесс получения разработанной КМД для модификации бетона, направленный на уменьшение расхода воды и эффективного сочетания компонентов бетонной смеси. Использование РПА при перемешивании компонентов добавки обеспечивает механоактивацию добавки. Важно соблюдать последовательность операций при совмещении компонентов добавки: взаиморастворение ПСБ и NaOH, смешивание эмульсии с гипсом, диспергирование с использованием РПА и вакуумную фасовку. Этот процесс дает однородную эмульсию, легко растворяемую в воде, обеспечивая гидрофобизацию и пластификацию. Исследовано влияния КМД на технологические свойства цементного теста, прочность цементного камня и формирование состава продуктов гидратации с целью определения ее воздействия на физико-механические свойства бетона. Рентгенофазовый анализ цементного камня, особенно в контексте основного компонента добавки – ПСБ, позволил оценить влияние добавки на структурные изменения и свойства цемента. Добавка существенно влияет на цементную систему, сокращая время схватывания на 30% по сравнению с чистым цементом, что ускоряет строительные работы и повышает прочность. Кроме того отмечено, улучшение подвижности цементно-песчаной смеси, что важно для определения ее рабочей текучести. В четвертой главе предложена процедура подбора составов тяжелого бетона для производства буронабивных свай, включающая технологическую последовательность смешивания компонентов. Проведенные испытания двух типов составов – эталонного без добавки и с добавкой, вводимой с водой затворения – позволили достичь оптимальных характеристик. Механохимическая активация добавки в РПА перед введением в смесь обеспечила высокую дисперсность и равномерное распределение. Доказана высокая эффективность совместного применения всех компонентов разработанной добавки в составе бетона. Эти исследования выявили, что взаимодействие компонентов добавки приводит к значительному улучшению технических характеристик бетона. В частности, было установлено, что совместное действие добавки способствует повышению устойчивости бетона к агрессивным средам, что особенно важно при эксплуатации в условиях химически активных окружающих сред. Применение разработанной добавки повышает морозостойкость бетона, что делает его более надежным в условиях перепадов температур, снижает водопоглощение бетона, что способствует улучшению долговечности бетонных конструкций и предотвращает возможные повреждения от воздействия воды, а также увеличивает прочность бетона на сжатие, что повышает его надежность и долговечность в различных строительных условиях. Наилучшие результаты достигаются при использовании добавки в диапазоне от 5 до 7,5% (ПСБ) и от 1,5 до 2% (гипс) от массы цемента. Выполнена оптимизация составов тяжелого бетона с использованием методов математического планирования эксперимента с учетом критериев водопоглощения и прочности бетона при сжатии для повышения его качества. В пятой главе разработана технология бетонов, предназначенной для производства буронабивных свай и осуществлено опытно-промышленное внедрение результатов исследования с последующей оценкой их экономической эффективности. В результате оценки выявлено, что экономический эффект колеблется в диапазоне от 107,57 до 272,94 тг/м3 бетона, а годовой экономический эффект составляет от 9 868 500 до 24 751 800 тг/м3 бетона, в зависимости от состава. Эти результаты подчеркивают значимость внедрения указанной добавки с точки зрения экономической эффективности в производстве бетона для буронабивных свай. Обоснование новизны и важности полученных результатов. Научная новизна полученных результатов представлена следующим образом: 1. Разработана комплексная модифицированная добавка, предназначенная для улучшения основных показателей бетона. Разработанная добавка отличается как качественно, так и количественно от имеющихся аналогов. 2. В результате проведенных исследований были выявлены характеристики модифицированного бетона и раскрыт механизм, который обуславливает улучшение его физико-механических свойств. Это позволяет более глубоко понять процессы, происходящие в материале, и оптимизировать его состав. 3. Предложен способ введения разработанной добавки, направленный на уменьшение расхода воды и эффективного сочетания компонентов бетонной смеси. Это способствует повышению экономической эффективности производства и качеству конечного продукта. 4. Определены оптимальные составы комплексной модифицированной добавки, которые обеспечивают наилучшие характеристики бетона в условиях применения. Исследования позволили выявить оптимальное сочетание компонентов, способствующее повышению показателей материала. Полученные данные представляют собой важный шаг в разработке более качественных и долговечных строительных материалов, способствуя повышению эффективности строительных процессов и улучшению качества строительных конструкций. 5. Доказана высокая эффективность совместного применения всех компонентов разработанной добавки в составе бетона. Эти исследования выявили, что взаимодействие компонентов добавки приводит к значительному улучшению технических характеристик бетона. В частности, было установлено, что совместное действие добавки способствует повышению устойчивости бетона к агрессивным средам, что особенно важно при эксплуатации в условиях химически активных окружающих сред. Применение разработанной добавки повышает морозостойкость бетона, что делает его более надежным в условиях перепадов температур, снижает водопоглощение бетона, что способствует улучшению долговечности бетонных конструкций и предотвращает возможные повреждения от воздействия воды, а также увеличивает прочность бетона на сжатие, что повышает его надежность и долговечность в различных строительных условиях. 6. Экспериментально подтверждено, что применение разработанной добавки способствует формированию плотной структуры бетона, что в свою очередь повышает морозостойкость бетона, что делает его более надежным в условиях перепадов температур, снижает водопоглощение бетона, что способствует улучшению долговечности бетонных конструкций и предотвращает возможные повреждения от воздействия воды, а также увеличивает прочность бетона на сжатие, что повышает его надежность и долговечность в различных строительных условиях. Полученные результаты исследования имеют существенное практическое значение: 1. Разработаны оптимальные составы бетонов, предназначенных для производства буронабивных свай, с акцентом на сохранение параметров удобоукладываемости. Это позволяет обеспечить эффективное и точное строительство фундаментов. 2. Проведено исследование физико-механических и эксплуатационных свойств разработанных составов бетона, что дает понимание их прочности, долговечности и устойчивости к различным воздействиям. 3. Предложены оптимальные составы бетонов, обеспечивающие высокое качество конечного продукта и удовлетворяющие требованиям строительных стандартов и нормативов. 4. Разработана технология производства бетона, специализированная на производстве буронабивных свай, что обеспечивает эффективное использование материалов и ресурсов. 5. Определена технико-экономическая эффективность применения разработанных добавок в составах тяжелого бетона, что позволяет снизить затраты и повысить конкурентоспособность производимых материалов. 6. Осуществлено успешное внедрение результатов диссертационной работы в деятельность строительной компании, что подтверждает практическую значимость и прикладное применение научных исследований. Соответствие направлениям развития науки или государственным программам. Диссертация выполнена в рамках проекта программно-целевого финансирования Комитетом по науки и высшего образования Республики Казахстан (грант №«BR21882278 Создание строительно-технического инжинирингового центра по оказанию полного цикла аккредитованных услуг строительного, дорожно-строительного сектора Республики Казахстан»). Исследование проведено в соответствии с требованиями нормативных документов. Описание вклада соискателя в подготовку каждой публикации. Вклад автора в получение результатов исследовательской работы значителен. Результаты и основные положения диссертационной работы опубликованы в 9 научных изданиях в том числе: в изданиях Scopus, Web of Science Core Collection, вестниках входящих в перечень комитета по обеспечению качества в сфере науки и высшего образования МНВО РК, сборниках международных конференций и других изданиях. 3 статьи в научном журнале с ненулевым импакт-фактором, входящем в международную базу данных Scopus, Web of Science Core Collection: 1. Complex Laboratory Studies of Modified Additive Influence on Concrete Physical and Mechanical Properties / Altynbekova A., Lukpanov, R., Yenkebayev, S., Tsygulyov, D., Nurbayeva, M. // International Journal of GEOMATE. – 2022. – Т. 23. – №. 100. – С. 26-33. https://doi.org/10.21660/2022.100.3641. CiteScore: 1.7, Процентиль: 39%. 2. Effect of a complex modified additive on the setting time of the cement mixture / Altynbekova, A., Lukpanov, R., Dyussembinov, D., Askerbekova, A., Tkach, E. // Kompleksnoe Ispolzovanie Mineralnogo Syra = Complex Use of Mineral Resources. – 2023. – Т. 325. – №. 2. – С. 29-38. https://doi.org/10.31643/2023/6445.15 3. Effect of a complex modified additive based on post-alcohol bard on the strength behavior of concrete / Altynbekova, A., Lukpanov, R., Dyussembinov, D., Askerbekova, A., Gunasekaran, M. // Kompleksnoe Ispolzovanie Mineralnogo Syra = Complex Use of Mineral Resources. – 2023. – Т. 327. – №. 4. – С. 5-17. https://doi.org/10.31643/2023/6445.34 3 статьи в вестниках входящих в перечень комитета по обеспечению качества в сфере науки и высшего образования МНВО РК: 1. Оценка эффективности комплексной модифицированной добавки на подвижность цементно-песчаной смеси / Алтынбекова А., Лукпанов, Р., Думан, Д., Аскербекова, А., Жантлесова, Ж. // Вестник ВКТУ. – 2023. – №. 1. – С. 30-40. https://doi.org/10.51885/1561-4212_2023_1_30 2. Developed modified additive impact evaluation on the concrete strength characteristics / Алтынбекова, А., Лукпанов, Р., Думан, Д., Цыгулев, Д., Токанов, Д. //Вестник ВКТУ. – 2023. – №. 3. https://doi.org/10.51885/1561-4212_2023_3_31 3. Influence Research of Modified Additives on Concrete Properties / Altynbekova Aliya, Lukpanov Rauan, Dyussembinov Duman, Tokanov Daniyar, Orazova Dinara // Труды Университета Серия Строительство. – 2023. – №. 4. – C. 188-194 https://doi.org/10.52209/1609-1825_2023_4_188 1 статья в сборниках международных конференций, проведенных в Казахстане: 1. Оценка оптимального состава модифицирующей добавки для тяжелого бетона / Алтынбекова А.Д. // СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ XVIII Международной научной конференции студентов и молодых ученых «ǴYLYM JÁNE BILIM - 2023» Астана, 2023. – С. 5944-5949. 2 статьи в других научных изданиях: 1. Удобоукладываемый бетон быстрого твердения для производства буронабивных свай / Алтынбекова А.Д., Лукпанов, Р. Е., Енкебаев, С. Б., Дюсембинов, Д. С., Ержанова, Н. К. // Строительство и реконструкция. – 2022. – №. 2. – С. 99-111. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2022-100-2-99-111. 2. Разработка комплексной добавки для производства буронабивных свай / Алтынбекова, А.Д., Лукпанов, Р. Е., Дюсембинов, Д. С., Цыгулев, Д. В., Енкебаев, С. Б., Ержанова, Н. К. // Строительство и реконструкция. – 2023. – №. 6. – С. 131-143. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2023-110-6-131-143
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://www.youtube.com/watch?v=tFFpXMQf82w
