混凝土與磁化水

    一、磁化水?dāng)嚢杷嗪突炷梁蟮奈锢砹W(xué)性質(zhì)

    1、抗壓強(qiáng)度

    原蘇聯(lián)的B·A·烏拉佐夫斯基等人，用互感器型的磁化設(shè)備進(jìn)行了多年的研究，試驗(yàn)研究表明，利用磁化水?dāng)嚢璧乃啵鋸?qiáng)度有所提高，而且水泥塊體的強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度和水流通過(guò)磁場(chǎng)的速度有關(guān)。當(dāng)水流經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的速度為0.65米/分，磁場(chǎng)強(qiáng)度為160千安培每米時(shí)，磁化水與普通水拌制水泥試塊相對(duì)比，強(qiáng)度增加43%；而當(dāng)水流速為0.94米/分和1.0米/分，磁場(chǎng)強(qiáng)度為130千安培每米時(shí)，磁化水與普通水拌制的水泥試塊相對(duì)比，強(qiáng)度分別增加30%和22%。

    貴州工學(xué)院劉東鑒所進(jìn)行的試驗(yàn)，表明磁化水拌制水泥混凝土的抗壓強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.21特斯拉時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度最高，也就是磁化水的最佳磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.21特斯拉，磁化水的最佳流量為 1/75～1/100千克/分時(shí)，磁化水與普通水拌制混凝土相比，抗壓強(qiáng)度提高25%。至于用磁化水拌制的水泥與混凝土的后期強(qiáng)度，與用普通水拌制的混凝土相同，亦是隨著齡期而增長(zhǎng)。

    根據(jù)原蘇聯(lián)的研究，用磁化水?dāng)嚢杷嗪突炷?，與普通水相對(duì)比，其強(qiáng)度一般可提高10%～25%，個(gè)別的可提高43%，當(dāng)然不同的試驗(yàn)所得到的試驗(yàn)結(jié)果也不盡相同。

    原蘇聯(lián)哈爾科夫公路交通學(xué)院，還試驗(yàn)了將水在磁化前先進(jìn)行真空處理。試驗(yàn)證明，用未經(jīng)真空處理的磁化水拌制水泥砂漿，其抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度提高27%，而用先進(jìn)行真空處理再經(jīng)磁化的水拌制水泥砂漿，則其強(qiáng)度可提高60%，無(wú)論是早期強(qiáng)度還是28天的強(qiáng)度都是如此。

    2、抗凍性

    原蘇聯(lián)Ю·и·希爾洛維曾進(jìn)行了磁化水對(duì)水泥混凝土密實(shí)度和抗凍性影響的研究。他認(rèn)為磁化水可以降低水灰比，改變混凝土的結(jié)構(gòu)，減少混凝土的收縮孔隙，能降低混凝土的透水性，大大提高它的抗凍性，其抗凍融循環(huán)一般都在100次以上，其中用摻亞硫酸廢液的磁化水拌制的混凝土，能承受1000次以上的凍融循環(huán)。試驗(yàn)表明，凡是用磁化水拌制的混凝土，其抗凍性都有明顯提高；摻入增塑劑等外加劑時(shí)，其抗凍性的提高更為明顯。例如在混凝土成分相同的情況下：水的用量為 207升/立方米，水灰比0.602，水泥用量344千克/立方米時(shí)，普通水拌制的混凝土坍落度為5厘米，抗凍融循環(huán)為249次，而磁化水拌制的混凝土坍落度為3厘米，抗凍融循環(huán)為326次；當(dāng)水的用量為208升/立方米,水灰比0.468，水泥用量445千克/立方米 時(shí)，普通水拌制的混凝土坍落為5厘米，抗凍融循環(huán)310次，而磁化水拌制的混凝土坍落為3厘米，抗凍融循環(huán)為537次；當(dāng)水的用量為203升/立方米,水灰比0.457，水泥用量445千克/立方米，坍落度為3厘米時(shí)，普通水+0.15%亞硫酸廢液拌制的混凝土抗凍融循環(huán)僅404次，而磁化水+0.15%亞硫酸廢液拌制的混凝土抗凍融循環(huán)可達(dá)1000次以上。

    上述特性已為工程實(shí)踐所證實(shí)。根據(jù)原蘇聯(lián)黑海建筑公司的資料顯示，用普通水拌制的混凝土修建的海堤，使用7年已完全破壞；而用磁化水拌制的混凝土修建的構(gòu)筑物，卻完好無(wú)損。

    二、磁化水提高水泥強(qiáng)度的機(jī)理

    磁化水為什么能提高水泥和混凝土的強(qiáng)度，其機(jī)理至今尚未探索清楚。其說(shuō)法之一，認(rèn)為水是由氧、氫兩種不同的原子形成共價(jià)鍵，由于氧原子吸引電子的能力大于氫原子，氧、氫原子又分別分布在分子的兩端，因此，氧原子一端帶負(fù)電荷，氫原子一端帶正電荷。加之水分子是極性分子，故水分子之間存在著的電性吸引力能使其由單水分子形成多水分子的聚合體，這些多水分子的聚合體，減小了這種電性吸引力。

    水經(jīng)磁化后，由于洛侖茲力使極性水分子（O2-和H+）從聚合體中重新排列為整齊的水分子，因而增強(qiáng)了水分子間的電性吸引力，這種力使分子之間不易再分開(kāi)。這就是水經(jīng)磁化后所具有的特性。

    水泥遇水后，水化作用首先在水泥顆粒表面進(jìn)行，水化作用的結(jié)果，使水泥顆粒表面包上一層膠體膜，這層膠體膜，阻礙了水泥顆粒的進(jìn)一步水化，從而影響水泥強(qiáng)度的增長(zhǎng)。

    如果用水分子間增強(qiáng)了吸引力的磁化水拌制水泥或混凝土，會(huì)使水分子容易進(jìn)入水泥顆粒的內(nèi)部，幫助水泥深入進(jìn)行水化，使水泥水化進(jìn)行得更深入、更充分，從而有效提高水泥和混凝土的強(qiáng)度。

    至于水的磁化效果與水的化學(xué)成分是否有關(guān)，說(shuō)法不一。國(guó)外有研究者認(rèn)為，當(dāng)水中帶鐵離子和氯化物時(shí)，對(duì)磁化能起到好的作用。他們還認(rèn)為水中與硬度有關(guān)的鹽類的含量，亦對(duì)磁化效果起很大作用。

    而對(duì)于同一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)有人為了進(jìn)行對(duì)比，曾以普通水、磁化水和純蒸鎦水磁化水進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)磁化水和純蒸餾水磁化水對(duì)強(qiáng)度的影響基本相同，從而認(rèn)為水的化學(xué)成分對(duì)磁化效果并無(wú)影響。

    三、磁化水拌制水泥和混凝土的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益

    用磁化水制備混凝土，由于可使其強(qiáng)度提高10%～25%，因而可以節(jié)約水泥。根據(jù)我國(guó)的初步試驗(yàn)，用磁化水拌制混凝土，水泥用量減少10%，混凝土強(qiáng)度不但沒(méi)有降低，反而提高10%。

    用磁化水制備混凝土，在原蘇聯(lián)很多建設(shè)部門(mén)已經(jīng)推廣應(yīng)用，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。如薩拉托夫建筑工地，用磁化水制備混凝土，強(qiáng)度提高了14%～17%，水泥用量減少了12%；薩拉托夫水電站，用磁化水制備混凝土168.4萬(wàn)立方米，節(jié)約水泥51264噸；契爾諾建筑公司的鋼筋混凝土構(gòu)件預(yù)制廠，用磁化水后每年節(jié)約水泥1900噸，折合4萬(wàn)盧布左右；伏爾加市混凝土壓力管廠，由于采用磁化水，每年至少能節(jié)約10萬(wàn)盧布；捷科里礦用磁化水拌制混凝土，每年亦可節(jié)省10萬(wàn)盧布；而亞速海石油建筑公司的鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件廠，用磁化海水拌制混凝土，證實(shí)混凝土強(qiáng)度提高了40%～50%，水泥用量節(jié)約了14%。

    從上述國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，其經(jīng)濟(jì)效益是良好的，而且為生產(chǎn)磁化水而增加的設(shè)備投資，在較短時(shí)間內(nèi)就可以收回。所以，磁化水拌制水泥和混凝土這項(xiàng)新技術(shù)在混凝土和水泥制品中應(yīng)用，有著廣闊的發(fā)展前景。