Электрохимическая активация воды для производства бетона. | Бетон и строительные технологии - помощь.

Электрохимическая активация воды – экономия цемента в бетоне!

15.09.2015

 

 

Электрохимическая активация воды

 

Электрохимическая активация воды для производства бетона.

 

Уважаемые коллеги и посетителя моего сайта, сразу хочу предупредить, что электрохимическая активация воды для производства бетона, еще не изучена, особенно для широкого применения в полной мере.

Однако я уже долгое время пытаюсь внедрить и применить эту воду для затворения бетонных смесей.

Ранее я писал статью на сайте Активация воды для бетона с помощью электромагнитных аппаратов, советую прочесть ее.

 Эта сугубо теоретическая и возможно кто то из моих коллег бетонщиков, особо дотошных и заинтересуется.

Как говорится «Ваш покорный слуга» тоже приложил некоторый посильный вклад в эту тему.

Статья одобрена и рекомендована  для публикации  чл. – корр. РААСН д.т.н., проф. Ерофеевым В.Т.

 

 

КАК ВЛИЯЮТ РАЗЛИЧНЫЕ СПОСОБЫ АКТИВАЦИИ ВОДЫ НА ЕЕ ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

 

Сегодня теоретически, то есть в лабораторных условиях отработаны методики и технологические приемы, которые позволяют производить регулировку структуру, характеристики и свойства цементных композитов и главным фактором в этом процессе, это вода затворения для бетонных смесей.

 

Как всем понятно основными и главными участниками процесса гидратации является, по сути вода и цемент.

Роль других участников этих процессов мало пока еще изучена, да и их роль весьма невелика.

Цемент по сути является самым главным участником процесса гидратации, но повлиять на его структуру и особенно химический состав, практически невозможно, вернее можно но только на уровне производителей цемента, а это практически неосуществимо.

На моей бытности было много попыток «улучшить» качество цемента методами активации и доизмельчения, то есть помола.

Кто давно работает в производстве бетона помнят о ВНВ, вяжущем низкой водопотребности и оно широко применялось.

Все эти процессы очень затратны и сегодня практически не применяются.

О цементе у меня есть несколько статей на сайте, почитайте их на странице карта сайта

Итак, как говорится «вернемся к нашим баранам», то бишь к воде и ее активации.

Пожалуй вода, это единственная составляющая процесса гидратации цемента инициирующая различные воздействия на реакции в цементных системах.

Вообще, ЕЕ величество ВОДА, это пожалуй самое удивительное вещество на нашей планете, желающих подробнее почитать об этом, по этой ссылке.

В настоящее время произошел существенны перелом в осознании роли воды в процессе гидратации цемента, она существенно влияет на технологические и эксплуатационные свойства бетона. 

Доказано, что воздействие извне магнитных, тепловых, звуковых, электрических и других полей на воду, она существенно меняет свои свойства.

Уже есть и практические наработки — компания «МАКСМИР» создала установку УПОВС 2-5.0, которая уже вполне успешно применяется для противонакипной обработки воды для котельных, ТЭЦ и ГРЭС, результаты замечательные.

Начали эту установку применять и для активации воды затворения для производства бетонных смесей.

 

Электрохимическая активация воды - активатор УПОВС

Устройство аппарата УПОВС - электрохимическая активация воды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проведены эксперименты с применением  9 видов  воды затворения, прошедшие процесс активации с применением и без пластификаторов к: С-3, Melflux РР 100 и Melment F 10.

 

Результаты химического анализа воды затворения после обработки электрическим током и магнитным полем представлены в таблицах 1,2. Снижается рН, это наблюдается особенно  для воды типа Э-М (3-3) до уровня 7,43 ммоль-экв/л по сравнению с другими типами.

Наименьшее значение агрессивной углекислоты найдено в воде типа Э-М (6-6) 11,05 мг/л.

С повышением силы тока и магнитного поля при всех режимах активации воды происходит снижение содержания свободной углекислоты, а также происходит снижение концентрации ионов кальция и железа(III).

 

Результаты химического анализа воды затворения после обработки


 

электрическим током и магнитным полем (n=3; tp,f=4,3; Р=0,95)

Таблица 1


Тип воды

xср± (tp,f·S/√n)

Е, мВ

рН

Ж, ммоль∙экв/л

Окисляемость,

мг О2

Агрессивная

углекислота,

мг/л

Общее содержание солей, г/л

Общая

Карбонатная

Постоянная

0

-130,11±3,11

8,05±0,025

8,21±0,30

4,65±0,43

3,56±0,75

1,56±0,030

15,65±0,23

0,82±0,075

Э-М  1-1

-120,05±2,29

7,85±0,065

8,30±0,29

5,94±0,65

2,36±0,87

2,03±0,038

15,52±0,56

0,91±0,039

Э-М  1-3

-120,61±4,01

7,85±0,072

8,11±0,12

5,65±0,35

2,72±0,27

2,22±0,027

16,23±0,48

0,82±0,016

Э-М  1-6

-105,34±1,12

7,55±0,062

8,12±0,11

5,39±0,24

2,73±0,66

1,96±0,040

14,76±0,52

0,91±0,095

Э-М  3-1

-100,12±3,34

7,50±0,036

7,75±0,06

5,87±0,64

2,88±0,78

1,77±0,006

14,28±0,13

0,83±0,087

Э-М  3-3

-90,62±3,46

7,35±0,075

7,43±0,10

5,21±0,54

2,22±0,57

1,58±0,021

13,31±0,34

0,87±0,038

Э-М  3-6

-95,23±4,83

7,45±0,041

7,46±0,14

5,98±0,75

1,48±0,24

1,96±0,013

13,9±0,65

0,82±0,058

Э-М  6-1

-100,31±1,01

7,50±0,038

7,49±0,09

5,16±0,24

2,33±0,64

2,70±0,016

12,78±0,32

0,87±0,019

Э-М  6-3

-100,46±1,98

7,50±0,042

8,31±0,12

5,75±0,66

2,56±0,88

3,21±0,023

12,73±0,75

0,87±0,025

Э-М  6-6

-102,83±1,94

7,55±0,033

8,33±0,31

6,86±0,46

1,47±0,65

1,98±0,033

11,05±0,32

0,83±0,085

 

Результаты химического анализа воды затворения после обработки

 

 

электрическим током и магнитным полем (n=3; tp,f=4,3; Р=0,95)

Таблица 2


Тип воды

xср± (tp,f·S/√n)

С(Са2+)

C (Mg2+)

C (SO42- )

C (F)

C (Cl)

C (Fe3+)

0

60,11±0,11

60,12±0,11

133,14±1,19

0,34±0,071

117,45±3,87

0,23±0,012

Э-М 1-1

48,34±0,29

68,28±0,26

153,59±3,63

0,72±0,034

120,64±6,91

0,22±0,014

Э-М 1-3

54,21±0,34

64,11±0,10

146,98±1,34

0,54±0,041

113,94±4,01

0,15±0,009

Э-М 1-6

48,51±0,49

68,49±0,34

134,45±2,56

1,08±0,007

110,55±4,83

0,15±0,013

Э-М 3-1

54,33±0,27

60,27±0,29

134,25±2,68

0,82±0,083

110,68±4,76

0,23±0,009

Э-М 3-3

48,48±0,38

60,40±0,98

142,80±3,11

0,54±0,011

113,95±7,01

0,23±0,007

Э-М 3-6

48,38±0,63

60,33±0,44

134,43±1,83

0,90±0,051

113,90±3,64

0,29±0,006

Э-М 6-1

48,41±0,86

60,32±0,19

138,36±2,24

0,94±0,051

107,92±2,01

0,23±0,011

Э-М 6-3

54,34±0,51

64,33±0,43

134,65±1,98

0,54±0,034

113,94±3,83

0,15±0,014

Э-М 6-6

43,68±0,34

70,61±0,68

133,47±2,13

0,34±0,021

112,85±7,56

0,15±0,012

 

Результаты химического анализа воды после ее электромагнитной активации

 

 

 

Таблица 3

 

 


Тип воды


рН

Электро-

провод-ность,

Ом-1· м-1

Жесткость воды, моль·экв/л

Содержание, мг/л

Окисляемость,

мг О2

Агрессивная углекислота, мг/л

после обработки

2- х нед. выдержки

Общ.

Карб.

Пост.

Са2+

Mg2+

Feоб

Fe3+

Fe2+

SO42-

Cl

F

0

7,20

7,60

1,10

6,84

4,68

2,16

93,0

28,0

1,70

1,68

0,02

114

35

0,83

3,20

47,3

1-1

7,35

7,45

1,22

7,48

6,63

0,85

149,7

36,6

1,00

0,97

0,03

106

40

1,37

3,84

48,4

1-3

7,25

7,55

1,22

6,53

6,01

0,51

63,4

40,3

0,35

0,32

0,02

92

39

1,10

4,68

54,4

1-6

7,35

7,80

1,28

7,04

5,28

1,78

96,0

28,3

0,40

0,33

0,24

171

40

1,0

4,32

49,0

3-1

7,20

7,80

1,10

6,46

6,01

0,44

69,4

36,0

0,53

0,38

0,15

135

38

0,70

4,16

51,7

3-3

6,00

7,85

1,10

7,07

6,31

0,75

76,5

39,8

0,90

0,47

0,43

113

38

0,35

4,16

55,0

3-6

7,35

7,70

1,22

6,35

5,27

1,08

69,6

35,0

0,30

026

0,04

120

35

0,87

3,20

50,6

6-1

7,45

7,60

1,22

6,73

6,47

0,26

69,0

41,0

1,65

071

0,94

125

35

0,70

2,24

48,4

6-3

7,35

8,10

1,16

7,10

6,08

1,02

68,0

44,0

1,47

087

0,60

200

38

0,96

2,24

52,2

6-6

7,30

7,75

1,22

6,46

5,45

1,01

65,2

38,4

0,53

0,38

0,15

96

36

0,7

3,68

50,0

 

На современном этапе создание высококачественных бетонов немыслимо без использования модификаторов. В этом случае особый интерес представляют пластификаторы — химические соединения коллоидной размерности. Подобные пластификаторы создают на поверхности частиц цемента одноименный электрический заряд, изменяют электрический потенциал, способствуют дефлокуляции (пептизации) цементных сгустков и стабилизации их в цементном тесте за счет сил отталкивания. Кроме того пластификаторы интенсифицируют гидратацию цементных частиц, способствуют повышению прочности бетона, улучшают поверхность бетона, уменьшают количество пор, снижают количество цемента и воды в рецептуре, повышают водостойкость бетона.

 

 

Результаты химического анализа воды затворения после введения пластификатора  Melflux РР 100 и электромагнитной обработки воды представлены в таблице 4,5. В присутствии пластифицирующих добавок происходит повышение поверхностного натяжения. По данным таблиц видно, что введение пластификатора приводит к повышению жесткости воды до 18-19 ммоль-экв/л. Резко возрастает окисляемость воды до 500 мг O2/л, возрастает электропроводность, содержание агрессивной углекислоты понижается с 22,32 мг/л для «О» воды до 5,5 мг/л. Резко повышается содержание солей (сухой остаток после выпаривания воды составляет до 3 г/л для воды типа Э-М (3-3), возрастает концентрация кальция, железа(III), сульфат- и хлорид-ионов. Многие из перечисленных параметров являются нежелательными факторами и приводят к снижению прочности цементного камня для всех типов активированной воды, как в отсутствии, так и в присутствии пластифицирующих добавок. Исследования проведены с применением методов математического планирования эксперимента. В качестве матрицы планирования использовали план Коно, состоящий из 9 опытов.

 

Результаты химического анализа воды затворения после введения пластификатора Melflux РР100 и обработки электрическим током и магнитным полем

 

 

( n=3; tp,f=4,3; p=0,95)

Таблица 4


Тип воды

xср± (tp,f·S/√n)

Е, мВ

рН

Ж, ммоль∙экв/л

Окисляемость, мг О2

Агрессивная углекислота, мг/л

Общее содержание солей, г/л

Общая

Карбонатная

Постоянная

 

0

 

 

 

-135,87±1,68

 

 

7,54±0,034

 

         

Э-М

1-1

-140,73±2,01

7,63±0,074

18,00±0,48

6,75±0,46

11,25±0,47

312,42±5,67

22,33±0,54

3,032±0,43

Э-М

1-3

-140,86±2,92

7,62±0,086

18,55±0,37

9,25±0,75

9,30±0,21

511,60±4,61

11,45±0,65

2,686±0,65

Э-М

1-6

-145,65±2,31

7,74±0,038

18,52±0,27

9,75±0,11

8,77±0,25

492,05±6,23

22,12±0,32

2,844±0,76

Э-М

3-1

-130,26±,2,19

7,45±0,031

19,05±0,94

10,25±0,24

8,80±0,35

502,06±4,99

11,56±0,65

2,917±0,72

Э-М

3-3

-140,19±3,11

7,61±0,019

18,11±0,36

12,00±0,63

6,11±0,75

509,22±6,11

11,43±0,76

3,003±0,82

Э-М

3-6

-135,55±2,83

7,52±0,036

18,55±0,64

10,55±0,14

8,00±0,56

504,31±3,87

11,23±0,33

2,978±0,25

Э-М

6-1

-135,71±2,56

7,53±0,027

18,45±0,93

11,75±0,53

6,70±0,73

512,52±6,15

5,51±0,25

2,956±0,87

Э-М

6-3

-135,59±2,41

7,54±0,045

17,55±0,27

11,65±0,35

5,90±0,78

492,11±5,54

5,54±0,65

2,980±0,21

Э-М

6-6

-135,34±2,44

7,51±0,058

18,45±0,15

12,50±0,65

5,95±0,74

469,86±6,57

5,50±0,35

3,023±0,84

 

 

 

Результаты химического анализа воды затворения после введения пластификатора Melflux РР100 и обработки электрическим током и магнитным полем

 

 

(n=3; tp,f=4,3; p=0,95)

Таблица 5


Тип воды

xср± (tp,f·S/√n),мг/л

С ( Са2+ )

С ( Мg2+ )

С ( SO42- )

С ( F)

С ( Cl)

С ( Fe3+ )

0

220,43±2,56

90,65±0,89

184,34±2,54

0,14±0,054

187,87±2,52

1,42±0,065

Э-М

1-1

240,35±3,56

72,75±0,57

193,41±3,26

0,34±0,067

194,58±3,11

1,55±0,049

Э-М

1-3

241,63±2,57

78,13±0,65

200,15±1,36

0,33±0,093

194,56±3,15

1,41±0,038

Э-М

1-6

230,83±1,44

84,60±0,23

190,40±3,15

0,14±0,047

201,29±2,75

1,55±0,074

Э-М

3-1

250,98±1,98

78,28±0,65

193,64±2,53

0,15±0,025

201,31±1,99

1,33±0,062

Э-М

3-3

240,39±2,03

72,39±0,75

176,92±2,74

0,09±0,031

194,98±2,13

1,31±0,045

Э-М

3-6

240,82±2,70

78,23±0,21

184,60±1,38

0,34±0,074

201,25±3,54

1,24±0,019

Э-М

6-1

250,61±1,58

72,64±0,47

191,31±2,52

0,46±0,028

194,48±2,63

1,30±0,088

Э-М

6-3

239,36±1,49

72,85±0,96

176,69±2,56

0,10±0,033

194,51±2,45

1,55±0,045

Э-М

6-6

240,89±1,46

78,98±0,78

184,91±1,71

0,14±0,054

187,77±3,14

0,79±0,015

 

Для изучения влияния различных факторов на свойства цементного камня в лабораторных условиях были изготовлены образцы-кубики размером: 2×2×2 см. Смеси подбирались равноподвижными. После приготовления композиции укладывались в формы, уплотняли  на вибраторе в течение 2-3 минут. Затем выдерживали образцы для набора прочности в емкости с гидравлическим затвором. Прочность цементных композитов измеряли через 3;7 и 28 дней методом разрушения на разрывной машине Р-20 со шкалой 4 тонны. Результаты эксперимента представлены в таблице 6. Из таблицы видно, что наибольшей прочностью обладает цементный камень активированной воды типа Э-М (3-3) в присутствии пластифицирующей добавки Melflux РР 100. Относительная прочность цементного камня на 20% выше «О» воды и на 13,6% для воды типа Э-М (6-6). Следует отметить, что положительное воздействие пластифицирующей добавки  Melment F 10, в присутствии которой для 5 типов активированной воды наблюдается повышение относительной прочности цементного камня (таблица 6). Из 9 типов воды активированной последовательно электрическим током и магнитным полем следует отметить воду типа Э-М (3-3) и (6-6), для которых наблюдается повышение относительной прочности цементного камня, как в отсутствии, так в присутствии пластифицирующих добавок.

 

 

Относительная прочность цементного камня на активированной воде

в отсутствии и присутствии пластифицирующих добавок.

Таблица 6

 

 


Тип воды

Относительная прочность, %

Активированная вода

Пластифицирующая добавка

С-3

Melflux РР100

Melment F10

Э-М

1-3

 

 

9,7

6,6

Э-М

3-1

7,3

 

 

5,1

Э-М

3-3

 

 

20,0

 

Э-М

3-6

7,0

5,2

7,7

8,7

Э-М

6-1

 

4,2

 

6,3

Э-М

6-6

13,2

7,0

13,6

8,5

Тип воды

Относительная прочность, %

Активированная вода

Пластифицирующая добавка

С-3

Melflux РР100

Melment F10

Э-М

1-3

 

 

9,7

6,6

Э-М

3-1

7,3

 

 

5,1

Э-М

3-3

 

 

20,0

 

Э-М

3-6

7,0

5,2

7,7

8,7

Э-М

6-1

 

4,2

 

6,3

Э-М

6-6

13,2

7,0

13,6

8,5


Таким образом, в результате проделанной работы обоснована возможность и целесообразность получения эффективных композиционных строительных материалов на основе воды затворения, активированной электромагнитным полем с применением современных приборов, что позволит предприятиям ЖБК снизить энерго- и материалоемкость и энергоемкость производства с перспективой создания прогрессивных инновационных технологий.
 

 

 

Как видно из приведенных таблиц, активация воды на установках УПОВС 2-5.0 – дает великолепные результаты в лабораторных условиях.

В настоящее время мы совместно с фирмой «МАКСМИР», проводим работы на некоторых ДСК Московского региона и результаты я опубликую в самое ближайшее время в следующей статье.

На этом пожалуй и все.

Желаю успехов — Н.Пастухов 

 

Если статья понравилась, пожалуйста кликните на кнопки и поделитесь с друзьями в соц. сетях!

Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Мой Мир

Комментарии RSS

Оставьте комментарий