Оборудование для производства пенобетона > Статьи > Статьи о пенобетоне, его свойствах и сравнение с другими материалами > Влияние магнитной обработки воды на свойства цементных растворов и бетонов

Влияние магнитной обработки воды на свойства цементных растворов и бетонов

Вода является активным участником большинства технологических процессов, в том числе при применении вяжущих веществ для изготовления различных искусственных камневидных материалов.

В 1945 году бельгийский инженер Веймайерен получил патент на способ предотвращения накипеобразования в паровых котлах с помощью воды в магнитном поле. Этот способ оказался настолько простым и эффективным, что ряд стран и фирм стали выпускать различные аппараты для омагничевания воды с целью снижения накипеобразования в теплообменных аппаратах.

В дальнейшем магнитную обработку воды стали применять и в других отраслях промышленности, где технологические процессы связаны с применением воды. Оказалось, что магнитная обработка воды ускоряет процесс твердения и повышает прочность бетона и других строительных материалов [см. Гульков А.Н., Заславский Ю.А., Ступаченко П.П. Применение магнитной обработки воды на предприятиях Дальнего Востока // Владивосток: изд-во Дальневосточного университета. 1990. С. 134; Пороцкий Е.М., Петрова В.М. Исследование влияния магнитной обработки воды затворения на физико-химические свойства цемента, раствора и бетона // Материалы научн. конф. Л.: ЛИСИ, 1971]. Изменение структуры и свойств воды в технологии достигается с помощью механических воздействий, электрическим током, нагревом в автоклаве, высокочастотным полем, ультразвуком и т.д. В этом плане интересны разработки эстонского ученого и конструктора И.А. Хинта. В 70-80-х годах ХХ века он изобрел прибор “Дезинтегратор” и разработал дезинтегральную технологию. На основании его изобретений удалось в больших количествах проводить активизацию как твердых веществ, так и воды. К сожалению, жизнь талантливого ученого, конструктора и изобретателя кончилась трагически. По ложным обвинениям он был арестован и умер в тюрьме.

В 80-х годах XХ века было найдено, что наиболее эффективные и структурные изменения воды происходят под воздействием магнитного поля.

Магнитная обработка воды предусматривает протекание ее через одно или несколько магнитных полей. На неподвижную воду магнитные поля действуют гораздо слабее, поскольку обрабатываемая вода всегда обладает некоторой электропроводностью, при ее перемещении в магнитных полях возбуждается небольшой электрический ток. Следовательно, точнее считать, что имеет место не магнитная, а электромагнитная обработка водной системы. В общем случае изменение свойств воды после магнитной обработки возрастает с увеличением концентрации примесей и сменой иххарактера [см. Гульков А.Н., Заславский Ю.А., Ступаченко П.П. Применение магнитной обработки воды на предприятиях Дальнего Востока // Владивосток: изд-во Дальневосточного университета. 1990. С. 134]. Это очень важный момент с точки зрения направленного регулирования свойств воды, в том числе повышения активных (реакционных) ее свойств и стабилизации этого эффекта [см. Гульков А.Н., Заславский Ю.А., Ступаченко П.П. Применение магнитной обработки воды на предприятиях Дальнего Востока // Владивосток: изд-во Дальневосточного университета. 1990. С. 134]. В лаборатории Дальневосточного политехнического университета (бывший ДВПИ) получены очень интересные результаты о влиянии магнитного поля на растворение, смачивание, кипение, адсорбцию, коагуляцию и другие активные свойства воды, что, в конечном счете, сказывается на химических реакциях в очень многих технологических процессах. Эти явления полностью относятся к реакциям гидратации и гидролиза вяжущих веществ [см. Гульков А.Н., Заславский Ю.А., Ступаченко П.П. Применение магнитной обработки воды на предприятиях Дальнего Востока // Владивосток: изд-во Дальневосточного университета. 1990. С. 134; Пороцкий Е.М., Петрова В.М. Исследование влияния магнитной обработки воды затворения на физико-химические свойства цемента, раствора и бетона // Материалы научн. конф. Л.: ЛИСИ, 1971].

Профессором Дальневосточного политехнического университета (г. Владивосток) П.П. Ступаченко был предложен способ стабилизации положительного эффекта путем введения некоторых поверхностно активных добавок в воду до ее омагничивания [см. Ступаченко П.П. А. с. № 616253. Москва]. Согласно литературным данным о практике исследования и опыте применения магнитной обработки воды для приготовления бетона, к числу наиболее успешно решивших данную проблему следует отнести Новочеркасский политехнический институт [Акустическая и магнитная обработка веществ // Сб. Новочеркасского изд-ва НПИ, 1966], Новочеркасский завод ЖБИ, Кировский завод “Стройдеталь”, Пермский завод ЖБИ-1, Ленинградский инженерно-строительный институт и т.д. [см. Гульков А.Н., Заславский Ю.А., Ступаченко П.П. Применение магнитной обработки воды на предприятиях Дальнего Востока // Владивосток: изд-во Дальневосточного университета. 1990. С. 134].

Только управлением “Саратов ГЭС-строй” за шесть лет применения магнитной обработки воды для бетона на своих предприятиях было сэкономлено около 51 тыс. тонн цемента [см. Гульков А.Н., Заславский Ю.А., Ступаченко П.П. Применение магнитной обработки воды на предприятиях Дальнего Востока // Владивосток: изд-во Дальневосточного университета. 1990. С. 134]. Вопросам исследования влияния магнитного поля на свойства воды затворения были посвящены многие работы различных авторов.

С 1974 года решением данной проблемы занялись в лаборатории строительных материалов Дальневосточного политехнического института профессор П.П. Ступаченко и доцент А.Н. Гульков, усилиями которых на многих заводах с большим экономическим эффектом внедрялась магнитная обработка воды с введением добавок – стабилизаторов эффекта до ее омагничивания [см. Гульков А.Н., Заславский Ю.А., Ступаченко П.П. Применение магнитной обработки воды на предприятиях Дальнего Востока // Владивосток: изд-во Дальневосточного университета. 1990. С. 134]. Проведение большого количества экспериментов и опыт работы многих ЖБИ на омагниченной воде позволили группе профессора П.П. Ступаченко сделать следующие выводы [см. Гульков А.Н., Заславский Ю.А., Ступаченко П.П. Применение магнитной обработки воды на предприятиях Дальнего Востока // Владивосток: изд-во Дальневосточного университета. 1990. С. 134]:

  • Магнитная обработка воды затворения цементных смесей приводит к положительным результатам по многим свойствам: увеличивает прочность, плотность, морозостойкость, снижает пористость, водопоглощение, повышает удобоукладываемость бетонной смеси и т.д.
  • Магнитную обработку воды можно проводить магнитами постоянного поля и электромагнитами. Напряженность поля в различных условиях может изменяться от 40103 до 70103 А/м, при этом определяющим фактором является химический состав воды и цемента.
  • Твердение цементных смесей различного состава значительно ускоряется в первые 7 дней и продолжает интенсивно нарастать в дальнейшие сроки при нормальных условиях и при пропаривании. В возрасте 28 суток превышение прочности растворов и бетонов против контрольных образцов составляет, по данным различных авторов, 10…40 р.,

и ряд других выводов.

В лаборатории ДВПИ было опробовано множество вариантов омагничивания воды, в итоге был принят способ омагничивания воды для затворения бетонной смеси с введением добавок – стабилизаторов эффекта (ЗШ и СДБ) до ее магнитной обработки, в результате чего наблюдалось постоянное увеличение прочности, повышение плотности, водонепроницаемости и морозостойкости бетона. Данные лаборатории говорят о том, что введение в воду до ее омагничивания добавок СДБ и ЗШ приводит к повышению прочности бетона при естественном твердении на 17–29 % и имеется возможность получения бетона марки 500 с расходом цемента до 500 кг/м3 бетона [см. Гульков А.Н., Заславский Ю.А., Ступаченко П.П. Применение магнитной обработки воды на предприятиях Дальнего Востока // Владивосток: изд-во Дальневосточного университета. 1990. С. 134]. Производственная проверка и внедрение нового приема в технологию приготовления бетонной смеси начались с 1974 года в трубном цехе завода ЖБИ-1 г. Владивостока, где были отработаны все необходимые параметры и устройства магнитной обработки воды с добавками ЗШ и СДБ. Для успешного внедрения нового способа особое внимание обращалось на стабильность технологии приготовления бетонной смеси – применение одних и тех же материалов и соблюдение основных технологических факторов. При изменении каких-либо характеристик бетонной смеси необходимо опытным путем подбирать параметры омагничивания воды.

Магнитный аппарат, применяемый при всех заводских внедрениях, был запроектирован сотрудниками кафедры теплогазоснабжения ДВПИ и отвечал подобранным и проверенным параметрам омагничивания воды в лабораторных и производственных условиях. Схема этого аппарата представлена на рис. 1. Он состоит из наружного стального магнитопровода, изготовленного из трубы толщиной 2…2,5 мм, и снабжен тремя фланцами. Два фланца служат для присоединения корпуса к питательному трубопроводу, а третий фланец – для крепления с фланцем кожуха 7, изготовленного из немагнитного материала. Кожухом 2 является медная труба, закрытая приваренным донышком 12. Три небольших скошенных ребра служат для центрирования внутреннего кожуха в стальном магнитопроводе 1. Внутрь кожуха 2 вставляется железный сердечник 3 с намотанными катушками 5 на впадинах сердечника. Соединение катушек производится через шлицы 9 в полюсных наконечниках 4.

Схема технологического процесса омагничивания воды с добавкой – стабилизатором эффекта и вид производственной схемы с подключенным магнитным аппаратом представлена на рис. 2. Данной работой была установлена возможность не только улучшить свойства бетона для железобетонных труб (прочность, водонепроницаемость, структура и др.), но и возможность при этом экономии цемента, как минимум, 50 кг на метр3 бетона. Кроме Владивостока, группой разработчиков во главе с профессором П.П. Ступаченко было произведено внедрение разработанного способа на заводах городах Находке, Воркуте, Шахтах и т.д.

За разработку и успешное внедрение в производство нового метода магнитной обработки воды затворения бетонной смеси авторы были награждены золотой, серебряной, бронзовой медалями в то время ВДНХ СССР.

Рис.1 Схема 6-катушечного электромагнитного аппарата системы теплотехнической лаборатории ДВПИ

Рис.2. Технологическая схема приготовления бетонной смеси на омагниченной воде с добавкой-стабилизатором

1 – расходная емкость воды

2 – расходная емкость добавки

3 – дозатор воды

4 – дозатор добавки

5 – магнитный аппарат

6 – бетоносмеситель.

Геннадий Михайлович Бадьин,
лауреат премии Правительства РФ
доктор технических наук, профессор СПбГАСУ;
Игорь Николаевич Легалов,
вице-президент НП “НТО Стройиндустрии Санкт-Петербурга”,
доктор инженерных наук, заслуженный строитель Латвии