Первые же опыты по активации принесли неожиданные и неоднозначные результаты, весьма важные для последующего правильного понимания и при­менения эффекта виброактивации цементных паст. Для их уточнения и пере­носа в практическую плоскость была проведена серия экспериментов с исполь­зованием промышленного, серийно выпускаемого и массово используемого в строительной индустрии погружного вибратора типа И-21 с частотой вибро­возмущений - 7000 колебаний в минуту (116,7 Гц). Ход экспериментов пред­ставлен ниже.

Цементное тесто из портландцемента типа «А» приготовлялось вручную перемешиванием в металлической чашке. Объем замеса равнялся 14 л (36 об­разцов 7 x 7 x 7 см). Половина замеса помещалась в стальной цилиндр для ви­брообработки, а другая половина временно оставалась в чашке.

В цилиндр с цементным тестом погружался наконечник вибратора с гиб­ким валом так, чтобы он не доходил до дна цилиндра на 2-3 см. Вибратор вклю­чался на заданное время, причем наконечник вибратора находился примерно на оси цилиндра.

Провибрированная паста укладывалась в формы 7 x 7 x 7 см. Применялись 12-гнездные формы: 6 ячеек заполнялись провибрированной пастой, а остальные - невибрированным цементным тестом. Форма устанавливалась на вибростоле, который запускался на 30 секунд для уплотнения образцов из цементного теста и пасты. Условия укладки в формы и уплотнение образцов как цементной пасты, так и цементного теста (контрольных образцов) были совершенно одинаковые.

Образцы приготовлялись на 3 срока хранения: 7, 28 и 90 дней (по 6 образ­цов на каждый срок хранения). Таким образом, одновременно изготовлялись 18 образцов из провибрированной пасты и 18 - из невибрированного цементно­го теста, служивших контрольными.

Образцы извлекались из форм через сутки после изготовления и помеща­лись во влажные опилки на весь срок хранения. Температура в камере хранения колебалась в пределах +17-24 °С.

Были изготовлены образцы при пяти водо-цементных отношениях: 0,20; 0,23; 0,26; 0,29 и 0,32. Продолжительность виброобработки каждого состава из­менялась от 5 до 40 мин. Испытание образцов на прочность проводилось сжа­тием на 50-тонном прессе.

Из результатов испытания отбрасывались два наименьших значения, а из оставшихся четырех выводилось среднеарифметическое.

Результаты испытания образцов в возрасте 7-90 суток представлены в фор­ме таблицы (см. таблицу 8.1.2-1).

Сопоставление зависимостей прироста прочности цементного камня от вре­мени вибрирования позволяет заключить, что при данном цементе и данном ви­браторе максимальная прочность образца достигается только при строго опреде­ленном В/Ц и соответствующем времени виброактивации.

С увеличением В/Ц прочность образцов падает, а время вибрирования, не­обходимое для достижения максимальной прочности при данном В/Ц, растет.

Второе положение (рост длительности вибрирования) воспринимается как парадоксальное, но оно становится понятным, если учесть, что величина В/Ц

Влияет не только на конечную прочность образца, но и на сам процесс виброак­тивации цемента.

Объяснением этому может служить тот факт, что в водно-цементной пасте вода должна не только смочить каждое зерно цемента в отдельности, но и запол­нить все пустоты между ними. Выполнить это на практике практически невозмож­но - зерна цемента агрегатируются, создают сгустки-конгломераты из отдельных зерен. Если же к системе подвести внешнее вибровоздействие, цементные агломе­раты разрушаются и вода получает доступ к каждому цементному зерну.

Но такая картина нелинейно накладывается на содержание воды в системе (величина В/Ц). Водно-цементная паста - это двухкомпонентная система. Ее со­ставляющие, цемент и вода, имеют совершенно различные физические характе­ристики, в частности, у них совершенно разные модули упругости (разница при­мерно в 4 порядка). Поэтому воды в водно-цементной пасте должно быть строго определенное количество. При ее недостатке образуются микрополости и кра­теры вокруг вибратора - вибровоздействию подвергается только заключенный в них воздух. При избытке же воды происходит расслоение бетонной смеси - це­ментные зерна отжимаются на периферию, а вокруг вибратора концентрируется вода, которая и поглощает большую часть вибровоздействия.

Максимальный эффект виброактивации со сниженным сроком вибрирова­ния достигается при назначении строго оптимальной величины водной добавки. Ее величина всецело зависит от параметров вибровоздействия и величины нор­мальной густоты цемента. В ориентировочных расчетах можно отталкиваться от величины 0,9-0,96 НГ.

Оптимальная длительность вибрировании также является достаточно зна­чимой величиной. Причем подбор длительности всецело зависит от принятого расхода воды. Если воды много, то прочность образцов равномерно растет во все сроки твердения с увеличением времени виброактивации. Если воды мало, то на­блюдается некий сброс прочности при увеличении времени виброактивации, осо­бенно в длительные сроки хранения. Эти явления обуславливаются тем фактом, что при длительном периоде виброактивации начинающиеся в цементе процессы структурообразования нарушаются продолжаюшимся вибровоздействием.

В таблице 8.1.2-1 четко видно, что только при строго определенных пара­метрах (В/Ц=0,23, время активации 10 минут) наблюдается наибольшая эффек­тивность виброактивации. Можно предположить, что многие исследователи не придавали внимания столь «незначительным» мелочам. В результате приходили к совершенно противоположным выводам, которые и распространяли потом в качестве доказательства несостоятельности виброактивации как таковой. Дей­ствительно, достаточно при прочих равных условиях увеличить В/Ц с 0,23 до 0,32 и можно вместо прироста прочности в 20,4 % в 7-суточном возрасте получить ее сброс (!) на 0,6 %

Аналогично, при неизменном В/Ц = 0.2, увеличив время активации с 5 до 20 минут, можно получить не прирост, а почти двукратный сброс (!) прочности (вместо 9,0 % - 4,7 %). Между тем, все эти парадоксы имеют вполне логичное на­учное обоснование.

Были проведены также серии крупномасштабных экспериментов, направ­ленных на изучение влияния физико-химических аспектов, и в частности хи­мико-минералогического состава цементов на эффективность виброактивации. Было установлено, что наибольший эффект показывают виброактивированные цементы с повышенным содержанием C3S и C3A.