Эффективность использования омагниченной воды в производстве бетона Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

удк 666.97 А. Ф. КОСАЧ

Н. А. КОСАЧ С. В. ЖУКОВ

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОМАГНИЧЕННОЙ ВОДЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ БЕТОНА

В статье на основе теоретического анализа и комплексных опытных данных о направленном улучшении физико-механических и эксплуатационных показателей бетонной смеси путем оптимизации технологических переделов и использования модифицированной магнитным полем воды для приготовления бетонной смеси.

Прочностные свойства бетона используются лишь на некоторую часть от теоретически возможных. Недобор прочности за счет дефектности структуры бетона составляет 99 %, которые служат резервом повышения его качества. Дефектность структуры бетона зарождается еще на стадии его формирования. Твердеющий камень уменьшается в суммарном объеме твердой и жидкой фаз. Это связано с об-| разованием в цементном камне новых микрообъемов 11 вследствие процесса контракции, который сопро-| I вождает гидратацию цемента. | | Существует много способов улучшения процесса | : формирования и упрочнения структуры бетона, среди которых хотелось бы выделить большие возможности. связанные с мап-штной обработкой воды для

затворения бетона. Как и во многих других случаях, здесь импонирует простота и дешевизна метода. Начало применения омагниченнойводы для затворения бетонов относится к началу 60-х годов. С тех пор многие ученые ведут исследования в этом направлении. Известно, что в процессе твердения цементного камня одновременно протекают ряд сложных процессов: растворение и гидратация цементных минералов с образованием пересыщенных растворов, самопроизвольное диспергирование этих минералов до частиц коллоидных размеров, образование тиксотропных коагуляционных структур и, наконец, возникновение, рост и упрочнение кристаллизационных структур. И на все эти процессы оказывает влияние омаг-шгченная вода, Следовательно, влияние омагниченной

водьт на процессы структурообразоиания, твердения и свойства цементного камня является вполне закономерным.

Все исследователи, занимающиеся магнитной обработкой воды, столкнулись с проблемой нестабильности результатов. Зачастую опыт, проведенный одними учеными, в одной и той же лаборатории при относительно равных условиях давал разные и порой противоречивые результаты.

На сегодняшний день отсутствует точная научная теория, исчерпывающе объясняющая механизм твердения вяжущих при их взаимодействии с водой. И нет полной ясности в вопросе о том, каким образом физико-химические свойства воды затворения бетона влияют на процессы твердения и созревания этих вяжущих веществ.

Проведенные эксперименты показали, что эффект магнитной обработки воды усиливается и стабилизируется при насыщение её ионами железа, а так же при использовании пластифицирующих и ускоряющих процесс твердения добавок.

В данной работе сделана попытка обобщить результаты использования магнитоактивированной по нашей технологии воды затворения бетонов, проведенные сотрудниками кафедры ПСК СибАДИ в течение двух лет.

Основная цель предварительных опытов состояла в изучении влияния магнитной обработки воды в конкретных условиях на свойства цементных растворов (бетонов).

В процессе работы были поставлены следующие задачи:

1) выбор оптимального режима обработки воды и метода оценки степени воздействия магнитной обработки на воду;

2) изучение реологических и прочностных свойств цементного раствора, затворенного на омагниченной воде;

3) проверка результатов исследования на заводских составах бетонов;

4) разработка варианта технологической схемы внедрения установки ионизации и омагничевания воды на заводах ЖБИ.

Исследование влияния модифицирования воды затворения на прочность осуществлялось на образцах-кубах размером 10x10x10 см, изготовленных из керамзитобетона с В/Ц = 0,75.

В качестве заполнителя использовался речной (р. Иртыш) просеянный песок фракции 0,14..,2,5мм, керамзитовый гравий фракции 5... 10 мм. Для затворения керамзитобетона применяли омскую водопроводную воду, которую предварительно модифицировали ионами железа и суперпластификатором С-3 в количестве 0,3 % от массы цемента для стабилизации результатов.

Перемешивание смеси проводилось двумя способами: по традиционной технологии перемешивания и интенсивно-раздельной при оборотах ротора смесителя п = 900 мин'1. При этом подвижность бетонной смеси составляла ОК=8..ЛО см. Прочность образцов определялась после 11 часов тепловой обработки (режим 2 + 4 + 3 с предварительной выдержкой 2 часа, температура изотермии 85 %).

Вода пропускалась через переменное магнитное поле. Об эффективности влияния магнитной обработки на воду судили по времени её помутнения с момента закипания. Чем больше влияние магнитного поля, тем быстрее мутнеет вода после закипания (табл. 1).

Из табл. 1 видно, что интенсивнее происходит процесс закипания и быстрее мутнеет вода при её обработке полем напряженностью Н = 1100 э.

Таблица 1

Влияние напряженности переменного магнитного поля на эффективность обработки воды

Номера составов Напряженность магнитного поля, эрстед Очередность помутнения после закипания, мин

1 0 6

2 304 ^

3 502 4

4 943 4

5 ! кг ■)

6 1507 4

220 В

Рис. 1. Схема лабораторной установки

для магнитной обработки воды: 1 — штатив, 2 — неподвижная емкость, 3 — подвижная емкость, 4 — кран К,, 5 — кран Кг, 6 — магнитный активатор, 7 — амперметр, 8 — автотрансформатор

\лл/ г ^ . ^ . ^ . » .

12

13

Ч]

10

Тт1

Рис. 2. Вариант технологической схемы внедрения установки по омагничеванию воды для заводов ЖБИ: 1,2,3 — бункера с щебнем, песком, цементом;

4,5,6,7 —дозаторы щебня, песка, цемента, воды; В — раздаточная воронка, 9 — бетоносмеситель, 10 — бак с

поплавковым регулятором уровня воды, 11 —магнитный активатор, 12 — бак активированной воды, 13 — сигнальное табло, 14 — стабилизатор, 15 — силовой шкаф, 16 — пульт управления, 17 —дозировочное отделение

В качестве лабораторного источника переменного магнитного поля использовали катушку солинойда с магнитопроводом, работающим от сети 220 В.

В середину катушки был помещен спиральный трубопровод из полипластика с сечением 16 мм, по центру которого проходил сердечник катушки соле-нойда.

Общая же схема установки показана на рис. 1

С целью определения воздействия магнитно-обработанной воды на прочность бетона изготавливались несколько равноподвижных составов: один — контрольный, на обычной воде, остальные — на обра-

Таблица 2

Результаты испытаний

Технология приготовления Напряженность магнитного поля, Э Физико-механические показатели керамзитобетона В 15

Р R6 Rpac Vy3

% кг/м3 % МПа % МПа % м/с

Традиционная технология п = 40 мин 1 0 100 1910 100 20,5 100 8,61 100 32000

500 101 1929 105 21,5 105 9,03 103,5 33120

1100 102 1948 118 24,2 118 10,16 109 34880

1500 101,3 1935 116 23,8 116 10 108 34560

Интенсивно- раздельная технология п = 900 мин'1 500 102 1948 114 23,37 116 10,05 108,5 34720

1100 103,4 1975 124 25,42 127 10,93 112 35840

1500 103 1967 121 24,8 124 10,66 109.5 35040

ботанной магнитным полем воде при различной напряженности магнитного поля. Осадка конуса смеси, затворенной на омагниченной воде, была на 2...3 см больше по сравнению со смесью, затворенной на обычной воде. Результаты испытаний образцов-кубов 10x10x10 см приведены в табл.2.

Таким образом, испытания, проведенные на заводских составах, показали, что магнитно-обработанная вода увеличивает подвижность бетонной смеси и прочность затвердевшего бетона. В зависимости от технологаи прочность при сжатии образцов на магнитно-обработанной воде увеличивается на 5.. .24 %, что позволяет экономить цемент на 10...15% без ущерба для прочностных свойств керамзитобетона.

Полученные результаты исследований позволили разработать и рекомендовать для внедрения в технологию заводов ЖБИ один из вариантов технологической схемы, причем в технологии приготовления бетона изменения претерпевает только линия подготовки воды (рис.2).

Согласно технологической схеме вода поступает в бак 10 с поплавковым регулятором уровня воды, из которого затем — в магнитный активатор 11. Далее магнитно-активированная вода подается в бак 12, откуда дозируется в бетоносмеситель 9. Необходимые параметры работы магнитного активатора поддерживаются стабилизатором 14, питающимся от силового шкафа 15. Все управление осуществляется при помощи пульта 16.

Выводы

1. Обработанная в магнитном поле вода повышает подвижность и прочность затворенных на ней растворов и бетонов.

2. Для конкретных условий определен оптимальный режим магнитной обработки воды: скорость

движения воды 0,9...1,4 м/с при напряженности переменного магнитного поля 1100 эрстед.

3. В качестве метода определения степени воздействия магнитного поля на воду возможно использование промежутка времени начала помутнения воды после закипания.

4. Внедрение магнитной обработки воды в технологию бетона отличается незначительным усложнением на линии подачи воды.

Библиографический список

1. КлассенВ.И. Вода и магнит. — М:Наука, 1973. - 111 с.

2. АхвердовИ.Н. Основы физики бетона. — М.: Стройиэдат, 1981. - 464 с.

3. Жуков C.B. Исследование влияния магнитной обработки воды на основные свойства раствора и бетона. /C.B. Жуков, В.П. Михайловский и др.//Проблемы проектирования строительства и эксплуатации транспортных сооружений. Материалы I Всерос-сийскойнаучно-прахтической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. — Омск: СибАДИ. — 2006. — Книга 3. — с. 212 — 219.

4. ПомазкинВ.А. Опыт использования элекгроактивированной воды для затворения бетонных смесей//Бетон и железобетон. — 2002. — №2. - С. 13-15.

КОСАЧ Анатолий Федорович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Производство строительных материалов, изделий и конструкций». КОСАЧ Наталья Анатольевна, аспирантка. ЖУКОВ Сергей Владимирович, аспирант.

Поступила в редакцию 06.08.06. © Косач А. Ф., Косач Н. А., Жуков С. В.