Technologinėmis atliekomis modifikuoto betono atsparumas užšaldymo ir atšildymo ciklams bei šarminei korozijai

Abstract

Darbe tiriamas betonas, modifikuotas stiklo apdirbimo atliekomis, betono šlamu ir kristalizuojančiu priedu. Tikslas – sukurti šalčiui ir šarminei korozijai atsparų betoną, dalį cemento keičiant stiklo atliekomis, o smėlį – betono šlamu. Parinkus rekomenduojamus technologinių atliekų kiekius, siekiama užtikrinti pagrindinias betono savybes, išlaikant betono atsparumą šalčiui ir šarminei korozijai. Darbe sprendžiami uždaviniai apima stiklo apdirbimo atliekų ir betono šlamo tyrimus, vertinant jų poveikį cemento akmens savybėms. Nustačius rekomenduojamus atliekų kiekius, tiriamos modifikuoto betono fizikinės ir mechaninės savybės, ypatingą dėmesį skiriant atsparumui šalčiui ir šarminei korozijai. Šia tyrimų seka siekiama pagrįsti naujai sukurtos medžiagos pagrindines savybes, atsparumą šalčiui ir šarminei korozijai. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, literatūros šaltinių sąrašas, autoriaus mokslinių publikacijų disertacijos tema sąrašas ir santrauka anglų kalba. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas ir uždaviniai, aprašoma tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Įvado pabaigoje pristatomos disertacijos tema autoriaus paskelbtos publikacijos ir pranešimai konferencijose, disertacijos struktūra. Pirmame skyriuje aptariamos aktyvios mineralinės medžiagos, jų susidarymas ir panaudojimas betono gamyboje. Aptariamas betono šlamo bei stiklo atliekų susidarymas ir jų naudojimo poveikis betono fizikinėms, mechaninėms savybėms, ilgaamžiškumui. Taip pat aprašomas modifikuotų atliekomis betonų ilgaamžiškumas, CO2 emisijos vertinimas. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados ir tikslinami disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje pateikiamos tyrimo metu naudotos medžiagos, aprašomos jų savybės ir susidarymas. Pateikiama tyrimo metodika ir įranga, kuri buvo pasirinkta ištirti betono fizikines, mechanines savybes, medžiagų struktūrą, apskaičiuoti poveikį aplinkai. Trečiajame skyriuje pagrindžiami rekomenduojami stiklo atliekų ir betono šlamo kiekiai. Analizuojamas jų individualus ir kompleksinis poveikis cementinių kompozitų reologijai, mikrostruktūrai, mechaninėms savybėms, ilgaamžiškumui. Nustatytas stiklo atliekų tinkamumas cemento keitimui, o sauso šlamo – smulkiajam užpildui. Atliktas sukurto betono poveikio aplinkai vertinimas. Disertacijos tema publikuoti 5 moksliniai straipsniai: Web of Science duomenų bazės Science Citation Index Expanded referuojamuose leidiniuose, turinčiuose cituojamumo rodiklį.

The dissertation investigates concrete modified with glass processing waste, concrete sludge, and a crystallizing additive. The goal is to develop concrete that is resistant to freeze–thaw cycles and alkali–silica reaction (ASR) by replacing part of the cement with glass waste and sand with concrete sludge. By selecting the optimal amount of technological waste, the aim is to improve the basic properties of concrete while maintaining its resistance to freeze–thaw cycles and alkali–silica reaction. The tasks addressed in the work include the analysis of glass processing waste and concrete sludge, evaluating their impact on the properties of the cement paste. After determining the recommended waste content, the physical and mechanical properties of the modified concrete are investigated, focusing on resistance to freeze–thaw cycles and alkali–silica reaction. This research sequence aims to substantiate the basic properties and resistance to freeze–thaw cycles and alkali–silica reaction of the newly developed material. The dissertation consists of an introduction, three chapters, general conclusions, a list of references, a list of the author‘s scientific publications, and a summary in English. The Introduction discusses the research problem and relevance, describes the object of research, formulates the aim and tasks, and outlines the research methodology, scientific novelty, practical significance, and statements for defence. The First Chapter discusses active mineral substances, their formation and use in concrete production. It discusses the generation of concrete sludge and glass waste, as well as the impact of their use on the physical and mechanical properties and durability of concrete. The durability of waste-modified concrete and the assessment of carbon dioxide emissions are also described. Conclusions are formulated, and the objectives of the dissertation are refined at the end of the chapter. The Second Chapter presents the materials used, their properties, and their formation. It describes the research methods and equipment chosen to investigate the structure and properties of the concrete and to calculate its CO2 emissions. The Third Chapter substantiates recommended dosages of glass waste and concrete sludge and their effects on cementitious systems. Glass waste was found suitable for cement replacement, and dry sludge for fine aggregate. An environmental impact assessment was also performed. Five scientific articles were published on the dissertation topic in the Web of Science database, Science Citation Index Expanded, peer-reviewed publications with a citation index.