Первые же опыты по активации водно-цементной пасты, проведенные в конце 50-х годов профессором Штаерманом, принесли неожиданные и неоднозначные результаты, весьма важные для последующего правильного понимания и приме­нения эффекта виброактивации применительно к прикладному бетоноведению.

Тщательное изучение виброактивации водно-цементных паст не способно было дать полную и исчерпывающую картину по виброактивации цементно - песчаных растворов и бетонов, ведь в активируемую двухкомпонентную систе­му (цемент+вода) вводится третий компонент - заполнитель.

Термин «виброактивированный раствор» узаконен практикой как замена более громоздкого выражения «виброактивированная водно-цементно-песча - ная паста». Между тем термин «виброактивированный раствор» воспринимает­ся как неточный, поскольку активации подвергается лишь цемент, а столь важ­ная составляющая раствора - песок, не меняет своих качеств под воздействием высокочастотного внешнего вибровоздействия. Это сомнение снимается, если учесть изменения свойств контакта цементного камня с зернами песка, вызыва­емые совместной виброобработкой всей водно-цементно-песчаной смеси.

Фотографии микрошлифов обычного и виброактивированного цементно - песчаных растворов убедительно свидетельствуют, что при совместной вибро­обработке активируются на только цементные зерна, но и места их контакта с заполнителем. Активация точки контакта цемента и заполнителя влечет за со­бой далеко идущие последствия, а именно повышение плотности бетона, проч­ности на сжатие и в особенности на растяжение. Повышается морозостойкость бетона, улучшается сопротивляемость всем видам износа, снижается водопро­ницаемость и капиллярный водоподсос. Все вместе это позволяет значительно улучшить характеристики бетонов и растворов, прошедших виброактивацию.

Исследованию оптимальных параметров виброактивации цементно-песча - ных вибропаст была посвящена следующая большая серия экспериментов.

В качестве виброактиватора был использован активатор, описанный ранее в разделе 8.1.1.

Характеристики цемента, использованного для экспериментов (см. табли­цу 8.1.3-1).

Песок использовался из различных карьеров и различной крупности (см. Таблицу 8.1.3-2).

Дозировки сухой смеси во всех случаях были постоянны - на 60 г цемента 120 г песка.

В качестве основного показателя эффекта виброактивации было принято повышение прочности кубиков в возрасте трех дней, изготовленных из вибро­активированного и обычного цементно-песчаных растворов.

Результаты экспериментов сведены в таблицу 8.1.3-3

Примечание:

Тахиа-Таш - барханный песок пустыни Каракумы; Казак и Балабан - местные мелкие пески из р-на Но­вой Каховки.

Примечание:

Длительность процесса виброактивации во всех случаях - 2 минуты.

Таблица 8.1.3-3

В процессе экспериментов было установлено, что на саму возможность и эффективность виброактивации огромное влияние оказывает количество воды, пошедшее на смачивание цементно-песчаной смеси. При избыточном увлажнении смеси вибрирование вызывает расслоение массы без достижения ощутимого эффекта активизации. При недостаточном увлажнении вибратор, погруженный в смесь и включенный в работу, образует вокруг себя воронку, где бесполезно перемещаются вверх-вниз песчинки и зерна цемента.

При надлежащем увлажнении наблюдается следующая картина. При за­пуске вибратора, погруженного в активируемую смесь, масса приходит в дви­жение, оседает и уплотняется, вытесняя при этом захваченный воздух так ин­тенсивно, что в первый момент вибрирования спичка, поднесенная к вибрато­ру, мгновенно гаснет. Цемент интенсивно реагирует с водой, цементные зерна растираются и дробятся, а вода, пошедшая на смачивание песка, поглощается цементом и зерна песка покрываются коллоидной массой. Смесь цемента с пе­ском приобретает жирный блеск и ликвируется. При прекращении вибрирова­ния смесь мгновенно застывает в очень густую блестящую пасту. Поэтому опо­рожнять лабораторную установку стоит при работающем вибраторе.

С увеличением крупности зерна величина водной добавки, идущей на сма­чивание песка, была разной. Так, при расходе 60 г цемента и 120 г песка величи­на водной добавки составляла, в процентах от веса цемента, для песков Тахиа - Таш - 56 %, Казак - 48 %, Балабан - 40 %.

Величина оптимальной водной добавки к активируемой смеси песка с це­ментом первоначально принимается равной сумме парциальных добавок на увлажнение цемента, смачивание поверхности заполнителя и на воду, погло­щаемую порами песка. Оптимальный расход воды меньше суммы парциальных расходов, так как активируемый цемент отсасывает воду из пленок, обволаки­вающих поверхность заполнителя.

Уже эти первоначальные эксперименты показали, что в вопросе виброак­тивации цементно-песчаных суспензий существуют определенные парадок­сальные зависимости. А именно:

1. Эффективность виброактивации растет с увеличением среднего размера зерна заполнителя.

2. Для различных по крупности заполнителяй существуют строго опреде­ленные частотные диапазоны вибрирования, в пределах которых эффект виброактивации наиболее выражен.

3. Количество воды, пошедшей на смачивание цементно-песчаной пасты, играет очень большое значение и тоже находится в строго определенном оптимуме.

Изучению этих парадоксов и особенностей и были посвящены все последу­ющие исследования в данном направлении.