В статье анализируется важность применения СВЧ технологий при получении ячеистых бетонов, что является огромным толчком в строительстве. Также, рассматриваются достоинства и недостатки данной технологии.
Ключевые слова: СВЧ, сверхвысокие частоты, ячеистые бетоны, строительство, материаловедение
Исследуя процесс сушки ячеистого бетона, была установлена целесообразность привлечения СВЧ-излучения при удалении воды из внутренних слоев ячеистого бетона. Принцип работы СВЧ заключается в превращения электромагнитной энергии в тепловую за счет воздействия на молекулы воды сверхвысокочастотного излучения. Если при тепловой обработке происходило нагревание верхних слоев материала и последующая передача тепла от более нагретых слоев к менее нагретым, то при обработке СВЧ-излучением происходит внутренний нагрев ячеистого бетона. Малый градиент температур является, безусловно, основным достоинством при использовании СВЧ-излучения, однако, оно не единственное, также стоит упомянуть о малых энергозатратах при применении СВЧ технологий, по сравнению с тепловой обработкой материалов, которая, как мы знаем, занимает свыше 70 % энергозатрат в производстве строительных материалов. На ряду с малыми энергозатратами идет также быстрота сушки с помощью СВЧ технологий. Однако, есть моменты, о которых нужно упомянуть при применении СВЧ технологий, а именно: недопустимость применение технологии на раннем сроке твердения ячеистого бетона и большое количество воды в его объеме. В ранние сроки твердения, исходя из теории Бойкова происходят реакции гидратации и образования геля, который после кристаллизуется. Если начать применять СВЧ технологию на ранних сроках, вода удалится из объёма материала и процессы гидратации не смогут идти, что приведет к трещинообразованию и потери прочности ячеистого бетона. Большое количество воды в объеме недопустимо из-за напряжений, вызываемое изменением агрегатного состояние воды в пар. Именно эта основная причина использования СВЧ технологий в производстве ячеистых бетонов, а не, например, ЖБК конструкций, в которых арматура, являющаяся проводником, наподобие воды, будет накаляться и превращать окружающую ее воду в пар.
Для подтверждения малого градиента температур провели опыт, суть которого составляла в замере температур на поверхности образца и в объеме после обработки образца СВЧ-излучением. Рисунок 1. Результаты опытов можно увидеть на Рисунке 2 и Рисунке 3. Среднее значение на поверхности и в объеме почти одинаковое, разница возникла из-за неровного расположения образца под магнетроном.
Рис. 1. Точки измерения температуры на поверхности и в объеме образца
Рис. 2. Результаты изменения на поверхности образца
Рис. 3. Результаты измерения в объеме образца
Наряду с большими преимуществами находятся и весомые недостатки, такие как вредное воздействие СВЧ-излучения на человека, как уже упомяналось СВЧ-излучение воздействует на проводники, а так человек состоит почти на 89 % из воды эффект от СВЧ-излучения он получит такой же, как и вода в бетонном образце. Поэтому стоит соблюдать ряд мер при использовании СВЧ-технологий.
Работник СВЧ-установок должен быть обеспечен следующими СИЗ:
– специальной одеждой (радиозащитные костюмы, комбинезоны, халаты, фартуки, куртки из ткани х/б с микропроводом);
– специальной обувью (бахилы из ткани х/б с микропроводом);
– средствами защиты рук (рукавицы из ткани х/б с микропроводом)
– средствами защиты головы, лица, глаз (очки защитные закрытые с прямой вентиляцией, шлемы, капюшоны, маски из радиоотражающих материалов); — необходимыми инструментами, приспособлениями, устройствами (дистанционное управление).
В завершение перечислим все преимущества и недостатки СВЧ-технологий.
Преимущества:
– Малый градиент нагрева (нагрев по всему объему образца)
– Малые энергозатраты
– Быстрота процесса сушки
Недостатки:
– Вредное воздействие СВЧ-излучения на человека
– Невозможность использовать СВЧ-технологий на ранних стадиях твердения бетона
– Невозможность использования СВЧ-технологий при большом количестве воды в объеме конструкций
Я считаю использование СВЧ-технологий — это прорыв в области производства строительных материалов, и уверен, что нужно провести еще больше испытаний этой технологии и незамедлительно внедрить в производство.
Литература:
- Мамонтов А. В., Нефедов В. Н., Назаров И. В. и др. Микроволновые технологии. 2008. С.308.
- Волженский А. В., Буров Ю. С., Колокольников В. С. Минеральные вяжущие вещества. Учебник для вузов. 3 издание перераб. и доп., 1979. С. 50–51.
