В условиях холодного климата и вечной мерзлоты актуален рациональный подбор составов бетонных смесей, твердеющих при отрицательных температурах. Целью работы является прогнозирование физико-механических характеристик растворных смесей, состоящих из портландцемента и комплексного модификатора, обладающих упрочняющей и расширяющейся способностью, для обеспечения надежного скрепления поверхности железобетонных свай с мерзлым грунтом. Комплексный модификатор в своем составе имеет два минеральных компонента: гипс и горелую породу. В подборе составов расширяющейся цементной композиции, твердеющей в условиях отрицательной температуры грунта, использовали математическое планирование эксперимента, позволяющее установить количество и параметры проведения экспериментов для получения достоверных результатов с достаточной точностью. В качестве переменных параметров приняты содержание добавки в цементной композиции и горелой породы в комплексном модификаторе. Результаты экспериментальных исследований и математического моделирования позволили установить характер влияния комплексного модификатора на основе горелых пород и гипса на физико-механические характеристики цементного камня. На основе геометрической поверхности отклика имеется реальная возможность предсказать прочностные характеристики исследуемых образцов через 28 суток твердения, что значительно сокращает продолжительность исследования. Результаты определения линейного расширения опытных образцов показывают, что их значения на 3-е сутки не превосходят 0,1 %, что позволяет считать, что цементные композиции с комплексным модификатором на основе горелых пород и гипса относятся к расширяющимся цементам, а песчано-цементные растворы на их основе пригодны для заполнения пустот между железобетонной сваей и мерзлым грунтом.
In cold climates and permafrost conditions, it is important to choose the right concrete mix composition that can harden at low temperatures. The goal of this research is to predict the physical and mechanical properties of mortar mixtures consisting of Portland cement and a complex modifier that has both strengthening and expanding properties, in order to ensure reliable bonding between the surface of reinforced concrete piles and frozen soil. The complex modifier contains two mineral components: gypsum and burnt rock. In the selection of compositions of the expanding cement composition, hardening in conditions of negative temperature of the soil, used mathematical planning of the experiment, allowing to establish the number and parameters of conducting experiments to obtain reliable results with sufficient accuracy. As variable parameters adopted: the content of the additive in the cement composition and burnt rock in the complex modifier. The results of experimental studies and mathematical modeling have allowed us to determine the effect of the complex modifier based on burnt rocks and gypsum on the physical and mechanical properties of the cement stone. Based on the geometric response surface, it is possible to predict the strength characteristics of the samples after 28 days of curing, which significantly reduces the duration of the study. The results of determining the linear expansion of the test samples show that their values do not exceed 0.1% on the third day, which allows us to consider that cement compositions with a complex modifier based on burnt rocks and gypsum are expanding cements, and sand-cement mortars based on them are suitable for filling the voids between a reinforced concrete pile and frozen soil.
