Моделирование процессов ускоренного твердения самоуплотняющегося бетона методами математического планирования эксперимента

Выполнены исследования, моделирующие процессы ускоренного твердения самоуплотняющегося бетона, приготовленного на сульфатостойком портландцементе с поликарбоксилатным суперпластификатором. В составе бетонной смеси использовали строительные отходы – песок из дробленого бетона в качестве укрупняющего компонента в количестве 10% от массы мелкого заполнителя. Анионактивный поликарбоксилатный суперпластификатор применяли как универсальную добавку для сборного и монолитного самоуплотняющегося бетона с дозировкой, согласованной с минералогическим и дисперсным составом сульфатостойкого портландцемента. Для математического моделирования процессов интенсификации твердения бетона приняли двухфакторный симплекс-суммированный план на шестиугольнике, вписанном в окружность, как наиболее удобный для решения рецептурных и технологических задач строительного материаловедения. В качестве факторов, в наибольшей степени влияющих на физико-механические свойства самоуплотняющегося бетона после термообработки, приняли продолжительность предварительного выдерживания бетона без подачи теплоносителя и максимальную температуру обогрева бетона. В ходе реализации полного факторного эксперимента соблюдали условия сопоставимости: готовили самоуплотняющуюся смесь одного состава, скорость подъема температуры составляла 10^оС/ч, а общая продолжительность теплового воздействия – 15 ч. Установлено, что наличие анионактивной химической и минеральной добавки, входящей в состав портландцемента, замедляет процессы схватывания цементного теста и бетонной смеси. Выявлено, что замедляющий эффект пары сульфатостойкий портландцемент – суперпластификатор объясняется пространственным эффектом действия химической добавки и зерновой характеристикой цемента, содержащего легкоразмалываемую минеральную составляющую. Обосновано, что применение методов математического планирования эксперимента позволяет комплексно оценить влияние рецептурных и технологических факторов на прочностные характеристики термообработанного самоуплотняющегося бетона. Установлено, что для исследованного самоуплотняющегося бетона на сульфатостойком портландцементе продолжительность выдерживания перед подачей теплоносителя должна составлять 4,8 ч, а максимальная температура обогрева бетона не превышать 48^оC.

Л.И. КАСТОРНЫХ, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
М.А. ГИКАЛО, магистрант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
А.В. КАКЛЮГИН, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
И.А. СЕРЕБРЯНАЯ, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Д.В. КУЗЬМЕНКО, магистрант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Донской государственный технический университет (344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162)

1. Сахибгареев Р.Р., Ломакина Л.Н., Сахибгареев Ром.Р., Синицин Д.А., Ибраев А.А. Исследование процессов твердения тяжелого бетона в условиях попеременного замораживания и оттаивания при зимнем бетонировании // Строительные материалы. 2023. № 4. С. 51–59. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-812-4-51-59
2. Мозгалев К.М., Головнев С.Г., Мозгалева Д.А. Эффективность применения самоуплотняющихся бетонов при возведении монолитных зданий в зимних условиях // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. Архитектура и строительство. 2014. Т. 14. № 1. С. 33–36.
3. Касторных Л.И., Каклюгин А.В., Гикало М.А. Влияние суперпластификаторов на основе поликарбоксилатов на эффективность термообработки монолитного бетона // Строительные мате-риалы. 2023. № 4. С. 35–41. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-812-4-35-41
4. Smirnova O.M. Low-heat steaming treatment of concrete with polycarboxylate superplasticizers // Magazine of Civil Engineering. 2021. No. 2 (102). 10213. DOI: 10.34910/MCE.102.13
5. Kastornykh L.I., Trischenko I.V., Kakljugin A.V., Shershen D.R. Heat curing efficiency estimation of concrete with superplastificators on polycarboxylates basis // Materials Science Forum. 2019. Vol. 974, pp. 231–236. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.974.231
6. Smirnova O.M. Compatibility of Portland cement and polycarboxylate-based superplasticizers in high-strength concrete for precast constructions // Magazine of Civil Engineering. 2016. No. 6, pp. 12–22. DOI: 10.5862/MCE.66.2
7. Kong F.R., Pan L.S., Wang C.M., Zhang D.L., Xu N. Effect of polycarboxylate superplasticizers with different molecular on the hydration behavior of cement paste // Construction and Building Materials. 2016. No. 105, pp. 545–553. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.178
8. Kastornykh L.I., Kakljugin A.V., Kholodnyak M.G, Osipchuk I.V. Modified concrete mixes for monolithic construction // Materials Science Forum. 2021. Vol. 1043, pp. 81–91. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1043.81
9. Nesvetaev G., Koryanova Y., Zhilnikova T., Kolleganov A. To the problem of assessing the level of self-stresses during the formation of the structure of self-compacting concrete // Materials Science Forum. 2019. Vol. 974, pp. 293–298. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.974.293
10. Вознесенский В.А., Ляшенко Т.В., Огарков Б.Л. Численные методы решения строительно-технологических задач на ЭВМ. Киев: Вища школа, 1989. 324 с.
11. Низина Т.А., Балыков А.С. Построение экспериментально-статистических моделей «состав – свойство» физико-механических характеристик модифицированных дисперсно-армированных мелкозернистых бетонов // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Сер. Строительство и архитектура. 2016. Вып. 45 (64). С. 54–66.
12. Низина Т.А., Балыков А.С., Макарова Л.В. Применение моделей «состав – свойство» для исследования свойств модифицированных дисперсно-армированных мелкозернистых бетонов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2016. № 12. С. 15–21.
13. Сивков С.П. Удельная поверхность цемента и их свойства // Сухие строительные смеси. 2011. № 3. С. 39–41.
14. Липилин А.Б., Коренюгина Н.В., Векслер М.В. Селективная дезинтеграторная активация портландцемента (СДАП) // Строительные материалы. 2007. № 7. С. 74–76.
15. Богданов Р.Р., Пашаев А.В., Журавлев М.В. Влияние пластифицирующих добавок на основе эфира поликарбоксилата и полиарила на физико-технические свойства цементных композиций // Вестник технологического университета. 2018. Т. 21. № 11. С. 45–49.
16. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Дондуков В.Г. Цементы и добавки для производства высокопрочных бетонов // Строительные материалы. 2017. № 11. С. 4–10.