Воронежского государственного архитектурно-строительного университета студент и наука

Научный руководитель – д.т.н., проф. Перцев В.Т.

УДК 691.54:658.516.002.35

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет Студентка 1831 группы строительно-технологического факультета С.А. Пополитова Канд. техн. наук, проф. кафедры технологии строительных материалов, изделий и конструкций А.В.Крылова Канд. техн. наук, доц. кафедры технологии строительных материалов, изделий и конструкций Т.Ф. Ткаченко Канд. техн. наук, доц. кафедры технологии строительных материалов, изделий и конструкций С.П. Козодаев Россия, г. Воронеж, тел.89518522554 email: cve8820@yandex.ru

Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering Student of 1831 group of building-technology faculty S.A.Popolitova K. E., the professor of Faculty Building Materials, Wares and Designs Technology A.V. Kreelova K. E., the docent of Faculty Building Materials, Wares and Designs Technology T.F. Tkachenkо K. E., the docent of Faculty Building Materials, Wares and Designs Technology S.P.Kozodaev Russia, Voronezh, tel. 89518522554 еmail: cve8820@yandex.ru

Пополитова С.А.
ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ С ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫМИ

МОДИФИКАТОРАМИ
Исследовались прочностные свойства цементных систем с полифункциональными добавками – модификаторами, представленными дисперсным наполнителем различного вида и поверхностно-активным веществом – суперпластификатором или гиперпластификатором. Установлено, что прочность модифицированных систем значительно выше эталона (системы без добавок)
Ключевые слова: цементная система, ПФМ, прочность, планирование эксперимента, математическая модель.

Popolitоva S.A.
EXPERIMENT PLANNING DETERMININGTHE STRENGTH PROPERTIES

OF THE CEMENT COMPOSITION WITH ORGANOMINERAL
Studied the mechanical properties of the cement systems with polyfunctional additives - modifiers represented particulate filler and various types of surfactant – giperplasticizer or superplasticizer. Found that the strength of the modified systems is significantly higher reference (system without additives)
Keywords: concrete system, PFM, strength, planning of experiments, mathematical model

В последние десятилетия в практике строительства наблюдается устойчивая тенденция к переходу от «старого» бетона, состоящего из 4 компонентов, которому уже более 180 лет, к бетону нового поколения, содержащему различного рода эффективные добавки.

Наиболее радикальным революционным этапом на долгом пути эволюционного развития бетона было появление добавок супер-и гиперпластификаторов, что дало




________________________________________________________________________

 Пополитова С.А., 2013

возможность получить саморастекающиеся и самоуплотняющиеся бетонные смеси, значительно снизить расходы цемента, обеспечить высокую (более 50 МПа) прочность, по сравнению с бездобавочными бетонами из равноподвижных смесей.

Дальнейшего снижения материальных затрат при обеспечении выпуска высококачественных бетонной и железобетонной продукции удалось добиться в результате применения полифункциональных добавок - модификаторов (ПФМ), которые обычно представ

ляют собой порошкообразные вещества сложного состава. Использование комплексных добавок позволяет усилить желаемый эффект, придать бетону новые свойства, а также добиться высоких показателей качества бетонной смеси и бетона при оптимальных затратах [1].

Хорошо известная комплексная добавка такого рода - модификатор бетона МБ-01, основными компонентами которого являются микрокремнезем (МК), ультрадисперсные отходы производства ферросплавов и кристаллического кремния (SiО₂ в основном представлен аморфной модификацией) и суперпластификатор С-3.

Принципиальное отличие эффекта действия ПФМ в бетонных смесях от эффекта, достигаемого при введении в их состав тех или иных индивидуальных добавок, заключается в том, что они дают возможность существенно улучшить целый комплекс свойств бетонных смесей. Повышаются подвижность, однородность, длительность сохранения высокого и устойчивого пластифицирующего эффекта во времени, снижаются водоотделение и расслаиваемость, то есть те параметры, которые во многом являются определяющими при формировании структуры и свойств затвердевших цементных систем.

Целью настоящих исследований являлась оценка прочностных показателей цементного камня, содержащего различные органоминеральные модификаторы, полученные нами в лабораторных условиях. Рассматривались двухкомпонентные добавки, состав которых был представлен дисперсным носителем и различными суперпластификаторами. В одном случае дисперсным носителем являлся карбонатный компонент – СаСО₃ – отход промышленного производства, в другом случае - кремнеземистый компонент – частицы биокремнезема – диоксида кремния биогенного происхождения на основе природного диатомита, состоящего в основном из скоплений микроскопических панцирей диатомовых водорослей, содержащих кремнезем в активной аморфной форме. Вторым компонентом в составе этих комплексных добавок являлись суперпластификатор С-3 и гиперпластификатор Melflux 2641F.

Для сравнения исследовалась добавка, в которой минеральный компонент был представлен наполнителем - микрокремнеземом и каменной мукой, полученной из горной породы габбро-диабаза. Цель такого сочетания – существенное усиление пластифицирующего эффекта действия микрокремнезема. Роль органического компонента здесь выполняла добавка суперпластификатора «Полипласт» СП-1.

Для определения оптимальных дозировок добавок того или иного комплекса в цементных системах применялся метод активного планирования многофакторного эксперимента. За критерий оптимальности принималась прочность цементного камня при сжатии, содержащего добавки в различных дозировках. В общем виде уравнение регрессии может быть представлено полиномом второй степени
₊

, (1)
где y – расчетное значение функции отклика;

b₀ – свободный член;

b₁, b₂, b₃ – коэффициенты, отражающие силу влияния на выходную переменную каждого фактора в отдельности;

b₁₂, b₂₃, b₁₃, b₁₂₃,– коэффициенты, учитывающие силу парного взаимодействия факторов;

b₁₁, b₂₂, b₃₃– коэффициенты, отражающие степень кривизны изучаемой зависимости.

Основные уровни и интервалы варьирования изучаемых факторов представлены в табл. 1 – 3.

Таблица 1

Условное обозначение уровней изучаемых факторов	Факторы и их обозначения
	СаСО3, %	С-3, %
	х1	х2
	40	1,0
	25	0,65
	10	0,3

Таблица 2

Условное обозначение уровней изучаемых факторов	Факторы и их обозначения
	цемент, %	биокремнезем, %	Melflux 2641F, %
	z1	z2	z3
	25	70	1,6
	20	50	1,3
	15	30	1,0

Таблица 3

Условное обозначение уровней изучаемых факторов	Факторы и их обозначения
	МК, %	каменная мука (габбро-диабаз), %	суперпластификатор СП-1, %
	х1	х2	х3
	25	70	1,6
	20	50	1,3
	15	30	1,0
+ *)	26,075	74,3	1,66
-*)	13,925	25,7	0,94