Влияние омагниченной воды на прочность строительных бетонов



Скачать 71,16 Kb.
Дата22.10.2016
Размер71,16 Kb.
ВЛИЯНИЕ ОМАГНИЧЕННОЙ ВОДЫ НА ПРОЧНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ БЕТОНОВ

С.В. Ланкин
ФГБОУ ВО «Благовещенский государственный педагогический университет» 675000 г. Благовещенск

E-mail: svlankin @ Yandex. ru


Исследовано влияние омагниченной воды на прочность строительного бетона (цемент М-400). Перед экспериментом был проведен домол цемента и мелкозернистого песка. Магнитная обработка воды затворения осуществлена магнитным полем индукцией 0,1 Тл; отношение В/Ц = 0,4. Процесс магнитной активации воды затворения позволил сократить расход цемента на 10-12 %. Установлено: прочность бетонных образцов – кубов с ребром 5 см увеличилась на 15-20 %, процесс твердения цемента сократился на 10 %, пористость – на 25 %. Получены хорошие результаты, хотя каких-либо статистических достоверных цифр привести пока не можем. Работа находится на стадии накопления статистических данных.
Процесс бетоноведения строительной индустрии возможен только на базе высокоразвитых современных технологий [2], обеспечивающих высокое качество продукции строительных материалов, экологическую безопасность, эффективное использование сырья и экономии ресурсов. Новые достижения раскрыты в передовых работах научных исследований мировых ученых, в многочисленных статьях, диссертациях, монографиях. Перспективы развития строительных бетонов указаны в «Дорожной карте в строительстве» на период 2005-2025 г.г.

Бетоны представляют собой сложную структуру, включающую частицы на макроуровне (заполнители, наполнители, добавки) а также частицы на наноуровне (гидратные фазы цемента с размерами частиц 10-100 нм, зерна исходного цемента). При уменьшении размера частицы происходит увеличение доли поверхностных несвязанных атомов, что приводит к искажению кристаллической структуры у поверхности частиц, уменьшению содержания внутренних дефектов, изменению твердости и прочности. Исходный цемент имеет удельную поверхность около 300 м2/кг. В реакцию с водой вступает лишь третья часть его объёма. У домолотого цемента частицы реагируют с водою 80-90 % их объёма. Следовательно, на получение заданного бетона, цемента потребуется меньше.

Прочность цементного камня в значительной степени зависит от состава воды затворения. При производстве бетонов обычно используют техническую воду или водопроводную. Разумеется, что каждый водоем имеет свой химический состав [3, 8]. Количество химических компонентов в воде за висит от многих физических факторов, а для растворенного газа – даже от времени суток. Известно [1, 3, 7], что реакционной способностью воды можно управлять воздействием на нее магнитным полем. Наложение на водные растворы внешнего магнитного поля изменяет их структуру, степень гидратации ионов, плотность, вязкость, поверхностное натяжение, электропроводность, показатель pH, растворимость, диэлектрическую проницаемость, магнитную восприимчивость и др. характеристики.

Процесс твердения бетона, затворенного магнитоактивированной средой изучается давно (в мире с 1947 года, а в России с 1962 года [3, 6, 9]). К настоящему времени этот вопрос изучен теоретически хорошо, но единого взгляда о механизме влияния магнитного поля до сих пор нет. Известно, что в течении твердения цемента происходит ряд физико-химических процессов растворения и гидратации в тесте с образованием перенасыщенного раствора кристаллических структур, каркас которых со временем упрочняется. Экспериментально обнаружено,, что затворение бетона омагниченной водой влияет на скорость схватывания, прочность, уменьшается размер цементных гранул (образуется тонко зернистая структура), увеличивается скорость гидратации, увеличивается удельная поверхность твердой фазы, уменьшается пористость и т.д. Несмотря на положительные преимущества метода, только единичные заводы используют ее в своих технологиях. В чем причина низкой востребованности этого метода? Проведенные в течении многих лет исследования во многом оказались противоречивыми, отсутствуют четкие представления о механизме влияния омагниченной воды на процессы твердения цементного камня, нет надежных промышленных приборов для получения необходимой степени магнитной активации воды.

Приведенные выше выводы дают основу оптимистическим взглядам на продолжение исследования улучшения свойств бетона за счет структур образования на атомарном уровне, изменения минералогического состава, получения композитов со специальными свойствами, т.е. использование нанотехнологий и наноматериалов. Для цементных бетонов интересны технологии, позволяющие управлять структурой цементного камня. В этом направлении возможны такие методы: 1) домол цемента перед его применением до наноразмерных частиц; 2) омагничивание воды; 3) сочетание нескольких методов; 4) введение в цементное тесто нанодобавок (наномодификаторов).

Цель настоящей работы – исследование влияния омагниченной воды с предварительным домолом цемента на прочность цементного бетона.

В лаборатории кафедры физического и математического образования Благовещенского государственного педагогического университета были проведены исследования изменений прочности бетонных образцов (кубов с ребром 5 см), затворенных магнитоактивированной водой. Магнитная обработка воды (не подвижной и подвижной со скоростью 0,5 м/с) проводилась самодельным прибором с постоянными магнитами индукцией поля до 0,1 Тл. Прочность на сжатие бетона измеряли на прессе ИП-100 (ИМС-500) со скоростью нагружения 0,4 МПа/с. Погрешность не превышала 10 %. Методика работы с бетонной смесью приведена в работах [4, 5, 7].

Для приготовления смеси использовали природный песок (зерно  1,2 мм), щебень (зерно  5 мм), портландцемент М-400 Теплоозерскогор завода ЕАО ДВФ (зерно  0,01 мм) и водопроводную воду. Со всеми компонентами были проведены спектральный и химический анализы. Перед использованием цемента и песка к ним применили домол с помощью агатовой шаровой мельницы. Размер зерна при этом у цемента уменьшился на порядок, а у песка стал около 0,2 мм. Удельная поверхность цемента 1,6·104 м2/кг, песка 160 м2/кг. Состав бетонной смеси (в частях) составил: Ц-1; П-1,7; Щ-3,4; В-0,4. Водоцементное отношение (В/Ц) = 0,4. Технологическая схема приготовления бетона: 1) все компоненты взвешивают в соответствии с расчетом; 2) наливают воду в смеситель; 3) через несколько секунд медленно загружают цемент; 4) затем подают песок; 5) цементно-песчаный раствор перемешивают в течение минуты; 6) за 15 с до окончания перемешивания в смеситель высыпают щебень; 7) вновь раствор перемешивают в течение минуты; 8) готовую бетонную смесь загружают в металлические формы и уплотняют на вибраторе типа 435-А.

В лаборатории были приготовлены 10 бетонных кубиков: в двух первых использовалась обычная вода, а в восьми – омагниченная вода. Испытание образцов на прочность проводили после 3; 7; 14; 21; 28 суток хранения в нормальных условиях. Скорость твердения и прочность бетонных образцов при их затворении водой (1 – обычная вода, 2 – омагниченная вода) приведены на рисунке 1. После 7 суток у образцов серии 2 прочность возросла на 10 %, а через 28 суток – на 15 %.

Сравнения результатов показывают, что независимо от метода затворения образцов, прочность изделий, затворенных на омагниченной воде, выше. Процесс магнитной активации воды уменьшает расход цемента на 10 %. Сроки схватывания бетона сократились на 1 час. В ходе эксперимента обнаружили уменьшение электропроводности, увеличение диэлектрической проницаемости и вязкости воды на 8 %. Пористость бетона уменьшилась от 28 % до 21 %.

Как показали исследования, использование омагничевания воды в технологии производства бетона улучшает его основные свойства. Полученные экспериментальные результаты отличаются от известных [6, 9] в 2 раза. Для улучшения качества эксперимента необходимо усовершенствовать магнитный аппарат, увеличить число испытуемых образцов для накопления статистических данных и приобрести прибор для контроля степени магнитной активации (эффективности) воды.

Магнитная обработка воды, по-видимому, изменяет реакцию гидратации силиката кальция в два этапа. Вода, прошедшая через магнитную установку, обладает способностью быстрее растворять неорганические вещества. В первый этап оксид кальция образует раствор электролита, а оксид кремния образует желеобразную систему – гель. В дальнейшем (2 этап) происходит кристаллизация из раствора: в твердую фазу переходят ионы и из раствора, и из геля. Так как гель обладает разветвленной пространственной структурой (похожей на структуру полимера) и длительное время находится в межкристаллических промежутках, то этот этап протекает очень длительное время. Как показали расчеты, в течение первого месяца расходуется не более 80 % геля. Полностью гель расходуется примерно через год – полтора.

Экспериментально установлено, что при использовании магнитоактивированной воды для затворения цемента образуется больше мелких кристаллов, тогда как при затворении обычной водой образуется больше крупных кристаллов. Мелкие кристаллы имеют большое число точек контакта, где они могут срастись, и это обеспечивает большую прочность растущего кристаллического каркаса. По этой причине омагниченная вода для затворения приводит к увеличению прочности бетонных изделий. Благодаря мелким кристаллам масса бетонного раствора приобретает большую пластичность, лучшую растекаемость.

Таким образом, применяя магнитную обработку воды для улучшения качества бетонных изделий, следует использовать все этапы: ускорение растворения на начальном этапе твердения и замедление кристаллизации на последнем.



Для теоретического прогноза эффективности метода магнитной обработки надо, по-видимому, знать, сколько в воде ионов «тонких» (малые по размеру катионы), и сколько там «толстых» (анионов). На процессы кристаллизации и коагуляции при омагничивании воды определенное влияние оказывают ферромагнитные частицы (всегда присутствующие в воде). Для ответа на эти вопросы нужно располагать данными полного химического анализа, знать ионный состав воды.

Л И Т Е Р А Т У Р А


  1. Афанасьева В.Ф. Магнитная обработка воды при производстве сборного железобетона // Бетон и железобетон. – 1993. - № 11. – С. 38-43.

  2. Беккер А.Т., Макарова Н.В. к вопросу о развитии нанотехнологий производства строительных композитов в условиях рынка дальневосточного региона России // Вестник БВГТУ. – Хабаровск:, Изд-во ТОГУ, 2010. - № 1, С. 30-44.

  3. Классен В.И. Омагничивание водных систем. – М.: Химия, 1979. – 238 с.

  4. Ланкин С.В. Исследование цеолитсодержащих пород и серы в производстве бетона // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. науч. тр. – Благовещенск: Изд-во БГПУ, - 2012. - № 14. – С. 61-73.

  5. Ланкин С.В. Особенности прочности бетона, наполненного цеолитами // Проблемы экологии Верхнего Приамурья: сб. науч. тр. – Благовещенск: Изд-во БГПУ, - 2014. - № 14. – С. 10-17.

  6. Помазкин В.А., Макеева А.А Магнитоактивированная вода в строительных технологиях // Вестник ОГУ. – Оренбург: Изд-во ОГУ, 2011. - № 1. – С. 109-114.

  7. Рыженко А.В., Рыженко В.Х., Ланкин С.В. Электрические свойства бетонных диэлектриков с минеральной цеолитовой добавкой // Промышленное и гражданское строительство. – 2015. - № 9. – С. 41-46.

  8. Шмитько Е.И., Крылова А.В., Шаталова В.В. Химия цемента и вяжущих веществ. – С-Пб.: Проспект Науки, 2006. – 206 с.

  9. Эпштейн Е.А., Рыбаков В.А. Магнитная активация воды в промышленности строительных материалов. Применение магнитноактивной воды в производстве пазогребневых плит // Инженерно-строительный журнал. – 2009. - № 4. – С. 31-38.

Каталог: files -> abstracts
files -> Рекомендации по планированию методической работы
files -> Литература О. Николенко п. 1 читать, п. 2-4 конспект; читать Педро Кальдерон "Життя-це сон"
files -> I. Демографическая ситуация
files -> Система ведения овцеводства в крестьянско-фермерских и личных хозяйствах населения
files -> Информация о подготовке ко Дню правовой помощи
abstracts -> Докладов участников III международного конгресса «Россия и Польша: память империй / империи памяти»
abstracts -> 1 Метод анализа риска при обеспечении безопасности промышленного предприятия


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал