В работе рассматриваются аспекты влияние омагниченной воды на прочность бетонов и цементных cмеси. Магнитная обработка воды ускоряет процесс твердения и повышает прочность бетона и других строительных материалов. А также увеличивает плотность, морозостойкость, снижает пористость, водопоглощение, что позволяет значительно улучшать технические и служебные параметры изделий и экономить до 10–15 % цемента.
Ключевые слова: вода,магнитная обработка, цементная смесь, подвижность,прочность, бетон.
Омагниченную воду в технологиях, связанных со строительством и строительными материалами, применяют достаточно давно [1–4]. Однако, несмотря на перспективность её использования, широкого применения в строительных технологиях она до настоящего времени не находит. Это объясняется плохой воспроизводимостью результатов, получаемых с помощью выпускаемых для «омагничивания» воды стандартных аппаратов, не всегда обеспечивающих необходимую степень магнитной активации воды.
Физическая природа происходящих в воде физико-химических изменений при воздействии на неё магнитного поля до настоящего времени не совсем ясна, хотя сам феномен не только достоверно установлен, но и широко используется в технике с 1947 года [4]. Процесс твердения бетона, затворенного омагниченной водой, к настоящему времени изучен достаточно хорошо, однако единого мнения о механизме влияния магнитного поля на этот процесс не существует.
Во время твердения происходит целый ряд физико-химических процессов растворения и гидратации в цементном тесте с образованием перенасыщенного раствора кристаллических структур, начальный каркас которых со временем упрочняется и набирает основную прочность в течение 28 суток. Поскольку в процессе твердения цемента определяющими физико-химическими процессами являются растворение и кристаллизация в водной среде, а именно эти процессы, как мы уже указывали, могут значительно интенсифицироваться магнитной обработкой, то естественно было с квазитермодинамических позиций ожидать интенсификацию твердения и созревания бетонного камня.
Лабораторные исследования, проведенные, в этом направлении позволяют, утверждать, что статистически достоверно возрастает прочность бетонных изделий, выполненных из бетона, затворенного омагниченной водой [3]. Причем, твердение происходит значительно быстрее — за семь суток омагниченные кубы набирали такую же прочность, которую обычные набирают за 28 суток в естественных условиях. Магнитная обработка воды затворения заметно влияет на характеристики процесса твердения бетона: на скорость схватывания и пластическую прочность цементного раствора, на уменьшение размеров цементных гранул, то есть образуется более тонкозернистая структура, на увеличение скорости гидратации, увеличивается удельная поверхность твердой фазы.
Можно считать установленным, что затворение бетона омагниченной водой интенсифицирует процессы растворения и гидратации цемента в ранние сроки твердения и ускоряет выделение более мелких кристалликов, что, естественно, приводит к уменьшению пористости, а следовательно, повышает его морозостойкость и устойчивость к действию воды и разных химических агентов. Значительно снижается газопроницаемость бетона [2].
Рис. 1. Изменение прочности бетона с различными добавками в бетон
Активированные бетоны обладают рядом особенностей, которые используются в качестве расчетных характеристик конструкций и обусловлены структурой активированного вяжущего вещества и его контактами с заполнителями бетона. Эти особенности оказывают также значительное влияние на характер разрушения бетона под нагрузкой, изменяя границы его микротрещинообразования и параметры долговечности. Установленное принципиальное отличие характера разрушения активированных бетонов заключается в образовании обширной зоны предразрушения и взрывообразном освобождении энергии сжимающих напряжений.
Разрушение бетона начинается с разрушения наименее прочной составляющей цементного камня или зоны контакта цементного камня и заполнителя. Испытания образцов под нагрузкой показывают, что в зависимости от свойств цементного камня и заполнителя возможны следующие случаи разрушения образцов: если прочность заполнителя выше прочности цементного камня, разрушение происходит по цементному камню и не затрагивает крупный заполнитель, если прочность цементного камня выше прочности заполнителя, разрушение происходит по заполнителю.
Бетон на активированном вяжущем составе имеет однородную объемную структуру; это снижает концентрацию напряжений на границе заполнитель цементный камень, поэтому деформирование данного бетона под нагрузкой длительное время совершается без микроразрушений [5].
Рис. 2. Определение прочности бетонных кубов в гидравлическом прессе
Магнитная обработка воды затворения очень заметно изменяет пластичность, а следовательно, и удобоукладываемость бетонной смеси [3]. Магнитная активация улучшает качество изделий, изготовленных не только из цемента, но и из других вяжущих: из гипса, золы, шлаков, шихты, огнеупорной и бентонитовой глин [3]. Известно и об опыте применения магнитной активации воды затворения бетона в производственных условиях [1,3]. В лаборатории кафедры сельскохозяйственной мелиорации Туркменского сельскохозяйственного института и в лаборатории завода железобетонных изделий были проведены исследования изменений прочностных характеристик бетонных образцов и подвижности бетонных смесей, затворенных омагниченной водой.
Магнитная обработка воды проводилась лабораторной моделью аппарата УМО-100–10. Подвижность бетонной смеси измеряли стандартным методом по осадке конуса Абрамса. Прочность определяли на образцах в объеме 10 см 3 по величине разрушающего усилия на гидравлическом прессе и электронной склерометре ОНИКС-2,5. В лаборатории ТСХИ были проведены испытания 120 кубов. Прочность их определялась после 7 и 28 суток хранения в нормальных условиях.
Рис. 3. Тестовые кубики из бетонной смеси
Таблица 1
Результаты экспериментальных исследований
|
№ |
Материалы бетона в объеме 10 см 3 |
Инструменти |
Вода использованная в эксперименте |
При заливке бетонной смеси в кубики, штук |
Средняя прочность бетона |
|||
|
Результат теста через 3 дня, кг/см 2 |
Результат теста через 7 дней, кг/см 2 |
Результат теста через 28 дней, кг/см 2 |
||||||
|
1 |
Марка и класс бетона |
B-15 (M-200) |
Гидравлический пресс станок |
Испытательная вода |
10 |
94 |
152 |
207 |
|
2 |
Портланд цемент (M-400), гр. |
330 |
Омагниченная вода |
10 |
198 |
272 |
355 |
|
|
3 |
Гравия, гр. |
1150 |
Электронный склерометр (оникс-2.5) |
Испытательная вода |
10 |
103 |
155 |
202 |
|
4 |
Песок, гр. |
760 |
||||||
|
5 |
Вода, гр. |
180 |
||||||
|
Омагниченная вода |
10 |
201 |
278 |
351 |
||||
|
6 |
Соотношение вода/ цемент |
0,54 |
||||||
|
7 |
Объемный вес |
2420 |
Стандарт молоток (Кашкарова) |
Испытательная вода |
10 |
98 |
149 |
205 |
|
Омагниченная вода |
10 |
193 |
276 |
358 |
||||
Выводы. По результатам испытаний на 1м 3 бетона, приготовленного обычной водой, было израсходовано 330 кг цемента (М-400), щебня — 1150 кг, мытого песка — 760 кг, воды — 180 л и получен бетон марок B-15; M-200, F-100. На 1 м 3 бетона, приготовленного омагниченной водой (M-400), расходуется 330 кг, щебня -1150 кг, мытого песка -760 кг, воды -180 л, и получен бетон марок B-25; M-350, F-500.
Литература:
- Kлассен В. И. Омагничивание водных систем.- М.:Химия, 1982. — 296 c.
- Бондаренко Н. Ф., Гак Е. З. Электромагнитные явления в природных водах. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. — 152 c.
- Aныев Д. Б. Влияние омагниченной воды на прочность бетонов и цементных смеси. //Научные шаги молодых учёных в эпоху счастья. № 2. Aшхабад.: Туркменская государственная издательская служба, 2013.- с.41–42.
- Vermeiren T., Belg. Patent № 460560, 1945.
- Афанасьев А. А. Бетонные работы.- М.: Высшая школа, 1991. — 286 c.
