авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Цементные композиты на основе магнитно- и электрохимически активированной воды затворения

-- [ Страница 2 ] --

Аппарат АЭ-1,0/6 «Максмир» (рис. 2), состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, верхней крышки, на которой устанавливаются газоотводчик. В корпусе аппарата на платформах закреплены цилиндрический анод и катоды. Работа прибора заключается в генерации в водной среде центров кристаллизации за счет электрохимических процессов, протекающих на электродах и обеспечении поглощения растворенного кислорода.

Для получения воды, активированной при совместном воздействии магнитного поля и электрического тока аппаратура объединялась в общую цепь, принципиальная схема которой приведена на рис. 3.

Для исследования физико-технических свойств цементных композитов применялись современные физические, физико-механические, физико-химические и биологические методики, регламентируемые действующими ГОСТами.

Механические свойства цементных связующих, растворов и бетонов определялись по общепринятой методике в соответствии с ГОСТ 10180–90.

Химическая стойкость материалов определялась в воде и 2% растворе серной кислоты.

Морозостойкость цементных композитов определяли по ГОСТ 10060.0–95.

Удельную электропроводность и общее солесодержание (TDS), удельное сопротивление устанавливали с помощью кондуктомера S30 с универсальным электродом InLab730 швейцарской фирмы «Меттлер Толедо».

Изменение величины концентрации водородных ионов (рН) определяли с помощью рН-метра «pHep 2» производства фирмы HANNA.

Поверхностное натяжение водных растворов определялось по методу наибольшего давления пузырька на приборе Ребиндера.

Исследование структуры композитов осуществлялось с помощью рентгеновского дифрактометра ДРОН-6. Обработка результатов эксперимента осуществлялась применением программы PDWin.

Структурные изменения изучали методом ИК-спектроскопии. Регистрацию ИК-спектров материала осуществляли на фурье-спектрометре «Инфралюм ФТ-801».

Обработка и анализ экспериментальных данных проводились с применением статистических методов.

В третьей главе приведены модель молекулы воды и схема возникновения водородных связей между ними. Прочность связи увеличивается с ростом электроотрицательности двух связанных атомов. Вода кооперативная система, в ней существуют цепные образования водородных связей. И всякое воздействие на воду распространяется эстафетным путем на тысячи межатомных расстояний. Наличие водородных связей придает воде специфическую, лабильную структуру. Изменение структуры воды возможно за счет разрыва водородных связей (необходимо затратить энергию порядка 16,725,1 кДж/моль) или их изгиба (затрачиваемая энергия неизмеримо меньше энергии разрыва) путем изменения угла между линией, соединяющей центры ближайших молекул воды, и направлением связи О–Н одной из этих молекул.

Изменяя структуру водных систем, можно получать воду с необходимыми физико-химическими свойствами, способствующую улучшению процессов структурообразования цементных систем. К настоящему времени наиболее проработанными являются вопросы магнитной и электрохимической активации воды.

Магнитная обработка заключается в пропускании потока воды через магнитное поле. В общем случае его действие на движущуюся воду сводится к действию сил Лоренца на заряженные частицы и непосредственному действию магнитного поля на магнитный момент молекул. Поскольку молекула воды обладает достаточно большим электрическим дипольным моментом, действие силы Лоренца изменяет валентный угол молекулы воды (уменьшение более чем на 2°). Поскольку в воде присутствуют клатратные структуры, играющие основную роль в образовании газовых пузырьков, существует возможность «заполнения» клатратных пустот. Это установлено для ионов кальция. При взаимодействии ионов кальция с молекулами воды образуется гексааквакомплекс кальция, диаметр которого равен 0,516 нм, что соответствует диаметру одной из полостей клатратной структуры (0,52 нм). Кроме ионов кальция, могут быть и другие примесные «заполнители» клатратных пустот. Для возникновения подобных аквакомплексов необходимо преодолеть определенный активационный барьер, что можно выполнить путем кратковременного воздействия электромагнитного поля. Обработка (активация) природной воды магнитным полем приводит к взаимодействию поля с частицами, обладающими ферромагнитными свойствами – оксидные и гидроксидные соединения железа, генерируемые в ходе анодного процесса в ходе электрохимического окисления железа.

При электроактивации воды электрическим током возникающее электрическое поле ориентирующим образом действует на ионы, находящиеся в составе природной воды, содержащей катионы кальция, магния, железа, в качестве анионов выступают карбонаты, фосфаты. Наличие ионов натрия и хлора выводит воду из классификации пресной воды. В производстве бетонных смесей используется, как правило, пресная вода с различной степенью жесткости, определяемой суммой концентраций ионов кальция, магния, сопряженных с карбонат- и сульфат- ионами. Катионы кальция и магния мигрируют в направлении катода – отрицательно заряженного электрода. На катоде при этом происходят процессы, в результате которых в прикатодном пространстве накапливаются ионы гидрооксида, что приводит к взаимодействию ионов Са2+ и Mg2+ с ионами ОН– с образованием гидроксидов магния и кальция с выделением дисперсной твердой фазы наноразмерных частиц (без добавок поверхностно-активных веществ, молекулы которых, сорбируясь на поверхности частиц дисперсной фазы, резко понижают их поверхностную энергию). В результате консервируются наноразмеры образующихся продуктов электрохимического взаимодействия. При применении такой электроактивированной воды в процессах затворения, полученные наноразмерные частицы являются центрами кристаллизации образования гелевых структур с гидратированными компонентами цементов.

При электромагнитной обработке природной воды, наряду с влиянием на молекулярные структурные характеристики воды, значительное влияние на изменение ее свойств оказывают электрохимические процессы, протекающие на электродах, получающиеся при этом соединения, находящиеся в ультрадисперсной фазе (наноразмеры от 1 до 100 нанометров), определяют активность воды, используемой в процессах затворения строительных растворов. Показано, что процесс анодного растворения железа протекает в основном с образованием ионов двухвалентного железа. Установлено, что в качестве материала катода предпочтительнее использовать свинец – металл с большим перенапряжением выделения водорода, Этим возможно снизить объем выделяемого газообразного водорода, уменьшить возможность образования газовой эмульсии в ходе растворения железа в узком межэлектродном пространстве и увеличить общий рабочий ток ячейки.

Дисперсная фаза оксидов и гидрооксидов железа (анодные продукты) и гидрооксидов кальция и магния – за счет катодного восстановления молекул воды образуют временно устойчивую систему центров кристаллизации в ходе процессов перехода растворов цемента в фазу образования гелиевых структур и способствует образованию твердой фазы с более мелкокристаллической структурой.

Изложенные факторы совместного действия электрического тока и магнитного поля различной интенсивности позволяют активно влиять на структуру образующихся дисперсных частиц и их активность и позволяют ожидать повышение качественных характеристик получаемых бетонных изделий.

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований изменения структуры и свойств воды, а также свойств водных растворов с пластифицирующими и водоудерживающими добавками при активации в условиях воздействия магнитного поля и электрического тока. Выполнено теоретическое обоснование применения активации при совместном действии электрического тока и магнитного поля.

Для получения воды, обработанной электромагнитным полем, применялась установка УПОВС-1 «Максмир», а электроактивированную воду получали с помощью аппарата АЭ-1,0/6 «Максмир», на котором изменялась сила тока от 1 до 5 А. Обрабатывалась природноминерализированная водопроводная вода относящаяся к слабощелочной группе с общей жесткостью 9,5 ммоль·экв/л и карбонатной – 4,65 ммоль·экв/л с рН равной 8,1, испытания проводились при комнатной температуре 23 0С. Активация проводилась по четырем режимам: 1) вода обрабатывалась только магнитным аппаратом (М); 2) вода обрабатывалась только аппаратом электроактивации (Э1А, Э3А, Э5А); 3) вода обрабатывалась сначала магнитным аппаратом, затем аппаратом электроактивации (М+Э1А, М+3А, М+5А); 4) вода обрабатывалась сначала аппаратом электроактивации, затем магнитным аппаратом (Э1А+М, Э3А+М, Э5А+М).

Из полученных результатов следует, что произошли изменения структуры активированной воды по сравнению с контрольными образцами.

Так, для ИК-спектров воды, обработанной магнитным полем, появились новые пики в области 3 530 и 3 189 см–1, электроактиватором с силой тока 1 А в области 3 169 и 3 328 см–1, электроактиватором с силой тока 5 А в области 706 и 3565 см–1. Для воды, прошедший через магнит и электроактиватор, отмечались пики в области 3 530 и 3 453 см–1 соответственно при силе тока 1 и 5 А, а при обработке электроактиватором и магнитом – в области 3 568 и 3 530 см–1. Кроме этого, при активации воды происходит небольшое уменьшение интенсивности полосы поглощения в области 2 120 см1. Полоса поглощения в области 2 120 см1 обычно относится к либрационным колебаниям возникающим при участии молекул воды в Н связях, т. е. появление в ИК-спектре полос составного тона предложено использовать для доказательства наличия Н связей в среде. В жидкой фазе молекулы воды участвуют в водородных связях с ближайшими протон–акцепторными частицами, в качестве которых могут выступать соседние молекулы воды. Уменьшение интенсивности данной полосы может быть связано с частичным разрушением водородных связей, т. е. структуры воды. При разрушении части водородных связей понижается возможность эстафетного механизма электропроводности, обусловленного ионами Н+ и ОН–. Таким образом по изменениям в ИК-спектре воды можно в определенной мере судить о структурных изменениях в ней.

Оценка качества обработки воды производилась кристаллооптическим способом, заключающимся в сравнении под микроскопом кристаллов в воде, полученных на предметном стекле при увеличении в 300600 раз. Исследования показали, что как магнитная обработка, так и электроактивация способствуют значительному уменьшению количества кристаллов и их размеров в осадке образующемся при концентрировании природной воды. Электроактивация с силой тока 1, 3 и 5 А также способствует образованию более мелких кристаллов по сравнению с необработанной водой. Большее изменение кристаллов происходит при силе тока 1 А на активаторе.

Вода является одним из обязательных компонентов бетонных смесей, обеспечивающих технологические и другие свойства. Для того чтобы управлять процессом активации, необходимо знать, какие ее свойства при этом меняются. Были проведены исследования, направленные на установление изменения концентрации водородных ионов (рН), жесткости, удельной электропроводности, общего солесодержания. Результаты испытаний приведены в табл. 13.

Таблица 1

Результаты исследования жесткости

Шифр воды рН ЖHCO3–, моль/л Жобщ, моль/л Содержание, мг/л
Fe3+ Ca2+ Mg2+
Неактивированная 8,10 4,65 9,50 1,720 6,0 78
М 8,23 5,00 9,50 1,820 6,0 78
Э1А 8,25 4,75 9,25 4,375 6,5 75
Э5А 8,28 5,00 9,50 14,57 6,5 75
Э1А+М 7,80 4,67 11,00 1,085 7,5 87
Э3А+М 7,70 4,67 11,25 1,427 7,0 90
Э5А+М 8,00 5,30 11,50 2,515 6,5 93
М+Э1А 8,10 4,67 11,60 0,986 7,0 93
М+Э3А 8,30 5,33 11,00 2,677 6,5 87
М+Э5А 8,20 4,67 8,75 4,337 6,5 63

Таблица 2

Результаты исследования концентрации водородных ионов

Шифр воды Изменение рН после выдерживания, сутки
начальное 1 2 3 4 5 6 7 8 9
М 6,8 6,9 7,0 7,0 7,1 7,1 7,1 7,1 7,1 7,1
Э1А 7,5 7,6 7,7 7,8 7,8 7,9 8,0 8,1 8,0 8,0
Э3А 6,7 6,7 6,9 6,9 7,0 7,0 7,0 7,1 7,1 7,1
Э5А 6,7 6,8 6,9 6,9 7,0 7,1 7,1 7,1 7,2 7,2
Э1А+М 6,5 6,6 6,7 6,7 6,7 6,8 6,8 6,8 6,8 6,9
Э3А+М 7,4 7,6 7,6 7,7 7,7 7,7 7,7 7,8 7,8 7,8
Э5А+М 7,5 7,7 7,7 7,8 7,9 7,8 7,7 7,7 7,8 7,8
М+Э1А 7,4 7,6 7,6 7,7 7,8 7,8 7,9 7,9 7,8 7,9
М+Э3А 7,6 7,7 7,7 7,8 7,8 7,8 7,9 7,9 7,8 7,9
М+Э5А 7,6 7,7 7,7 7,9 7,9 7,9 7,9 8,0 8,0 8,1

Таблица 3

Результаты определения удельной электропроводности

и общего cолесодержания

Шифр воды Удельная электропроводность, См/м Общее cолесодержание, мг/л
неактивированная 1 766 881
М 1 683 841
Э1А 1 610 807
Э3А 1 614 807
Э5А 1 615 807
Э1А+М 1 618 809
Э3А+М 1 605 802
Э5А+М 1 615 808
М+Э1А 1 599 799
М+Э3А 1 650 826
М+Э5А 1 762 880


Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.