Добавками модификаторами

Третья глава посвящена построению математических моделей на основе рег-
рессионных уравнений, описывающих свойства цементного теста и цементного 
камня, позволяющих определять рациональные технологические параметры прове-
дения процессов активации жидкости затворения, а также выявлять связи режимов 
ММА и количества каждой добавки с изменением свойств МЗБ. 
Характер зависимости реологических свойств цементного теста и физико-
механических свойств цементного камня устанавливался при помощи метода пла-
нирования экспериментов. Был получен ряд трехфакторных математических моде-
лей, каждая их которых представляла собой регрессионное уравнение второго по-
рядка. В качестве матриц планирования использовался ортогональный центрально-
композиционный план (ОЦКП) и план Бокса-Бенкена. Факторами моделей служили 
частота вращения ротора активатора, продолжительность активации и количество 
добавки. Для моделей, описывающих свойства цементных композитов на основе 
портландцемента и активированного жидкого стекла в качестве факторов выступали 
водоцементное отношение, продолжительность активации и концентрация жидкого 
стекла. 
Полученные регрессионные уравнения описывали следующие отклики: сроки 
схватывания цементного теста, предел прочности цементного камня при сжатии и 
при изгибе, водопоглощение, морозостойкость, расход воды затворения. Поиск зна-
чений факторов, обеспечивающих наилучшие характеристики цементных компози-
ций, осуществлялся на основе сравнения поверхностей откликов, построенных при 
фиксированном значении одного из факторов, либо с использованием обобщенного 
критерия D, вычисляемого по формуле: 
, где 
u
d
– частные функции желательности; m – число параметров 
(откликов); u=1,…,m. Значения частных функций желательности вычисляли, ис-
пользуя функции Харрингтона. Результаты оптимизации представлены в табл. 1. 
Найдено, что механомагнитная активация растворов органических и неорга-
нических добавок приводит к изменению сроков схватывания, однако характер из-
менений различен. Так, применение в качестве затворителя активированных раство-

---

15 
ров ХК (0,1 % от массы цемента) приближало начало схватывания на 10 минут, а 
окончание – почти в 2 раза по сравнению с контрольным образцом, применение рас-
творов тиосульфата натрия (0,08% от массы цемента) замедляло начало схватывания 
на 60 минут и приближало окончание схватывания на 75 минут. Применение ММА 
растворов органических добавок в дозировках согласно табл. 1 способствовало уд-
линению сроков начала схватывания на 15 минут при уменьшении окончания схва-
тывания почти на 2 часа. Отклонения сроков схватывания цементных паст на ММА 
растворах от сроков схватывания цементных паст на не активированных растворах 
соответствующих добавок, взятых в количествах, принятых в строительной отрасли, 
составляли не более 5 %. Следовательно, применение механомагнитной активации 
растворов добавок позволило сократить их количество, сохранив при этом функ-
циональные свойства. Введение в состав цементного композита, активированного 5-
типроцентного раствора жидкого стекла привело к изменению сроков окончания 
схватывания 175 минут против 475 минут у контрольного образца. 
Характер влияния ММА на свойства бетонной смеси и бетона оценивалось по 
изменению подвижности и водоотделения смеси, кинетике набора прочности, пре-
делам прочности при сжатии и при изгибе в проектном возрасте, а также водопо-
глощению бетона. 
Таблица 1–Рекомендуемые параметры проведения процесса ММА 
Вид добавки 
Частота вращения 
ротора, об/мин 
Время актива-
ции, сек 
Количество до-
бавки, % от массы 
цемента 
Хлорид кальция (ХК) 
4000—4100 
90—120 
0,05—0,1 
Тиосульфат натрия (ТН) 
3700—4100 
120—150 
0,08—0,1 
Суперпластификатор С-3 
3300—3500 
60—80 
0,005—0,01 
ПВА 
3500 
120 
0,05—0,07 
Na-КМЦ 
3300—3500 
60—90 
0,005—0, 012 
Жидкое стекло 
3000 
45—70 
4,5—5,5 
ММА воды затворения без добавки (состав №2) позволила незначительно уве-
личить подвижность бетонной смеси (с 7,3 см до 8,5 см) и уменьшить водоотделе-
ние (с 22,1% до 21,4%) по сравнению с контрольным составом №1 на не активиро-
ванной воде. Применение ММА с добавкой С-3 значительно (в 1,5—2 раза) увели-
чило осадку конуса и одновременно повысило связность бетонной смеси на 29—
37% по сравнению с контрольным составом. Наилучшей связностью, характери-
зующейся водоотделением 15,4%, при наибольшей подвижности (ОК=14,6 см) от-
личался состав №4, приготовленный на ММА воде, содержащей С-3 в количестве 
0,005% по массе цемента. Этот же состав сохранял подвижность в течение часа на 
уровне 100% от первоначальной подвижности, в то время как контрольный состав 
через час после затворения терял 65 % первоначального уровня подвижности. Пока-
затели для состава на ММА растворе С-3 (0,005% от массы вяжущего) почти совпа-
дают с аналогичными показателями для состава №3 на не активированном растворе 
суперпластификатора, взятого в количестве 1% от массы цемента, что позволяет го-
ворить о повышении эффективности добавки С-3 в 200 раз в случае применения 
жидкофазной механомагнитной активации. 

---

16 
Сопоставление данных о плотности мелкозернистых бетонов, полученных при 
твердении равноподвижных (ОК = 10 см) бетонных смесей, с водопотребностью 
этих смесей и водопоглощением бетона показало, что линия 1, характеризующая во-
допотребность бетонной смеси, на рис. 5,а проходит симбатно линии 2, показы-
вающей водопоглощение бетона. Плотность (рис. 5,б), напротив, больше у тех об-
разцов бетона, в составе которых меньшее количество воды. Наибольшей плотно-
стью обладают составы на активированном растворе С-3 (0,005% массы вяжущего) 
и на не активированном растворе С-3 (1% массы цемента), что объясняет снижение 
водопоглощения бетона при пониженном расходе воды. Следует отметить, что как 
увеличение количества добавки (состав №5), так и несоблюдение оптимального ре-
жима ММА (состав №6) ведет к ухудшению структуры бетона, выражающейся в по-
вышенном водопоглощении, сравнимым с контрольным образцом.