Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОННО - ЛУЧЕВОЙ ОБРАБОТКИ ВОДНОЙ ФАЗЫ НА ПРОЧНОСТЬ ЦЕМЕНТОВ

· Миланова Е. В., Рябчиков А. М. Использование природных ресурсов охрана природы. М.: Высш. шк., 1986. 280 с.

· Львович М. И. Вода и жизнь. М.: Наука, 1986. 254 с

· Дорст Ш. До того как умрет природа. М.: Прогресс, 1968. 415 с

· Безуглая Э. Ю., Расторгуева Г. П., Смирнова И. В. Чем дышит промышленный город. Л.: Гидрометеоиздатт, 1991. 255 с.

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОННО - ЛУЧЕВОЙ ОБРАБОТКИ ВОДНОЙ ФАЗЫ НА ПРОЧНОСТЬ ЦЕМЕНТОВ

http://agiostroy.ru/magazine/4.html

Л.Б.Сватовская, д.т.н., профессор
С.В.Мякин, к.х.н
И.В.Васильева, к.х.н
А.М.Сычева, к.т.н., доцент

Состояние водной фазы при твердении цементных паст оказывает значительное влияние на прочностные характеристики получаемых образцов. В частности, в серии предыдущих работ [1] было показано, что прочность цементных композиций зависит от кислотности водной среды, при этом повышение прочности наблюдается при увеличении содержания свободных протонов (снижении рН) за счет связывания образующейся в результате гидратации цемента щелочи. Достижение рассматриваемого эффекта осуществлялось посредством введения различных наполнителей, обеспечивающих изменение кислотности среды за счет взаимодействия с водной фазой. Вместе с тем известно, что химическое модифицирование цементных паст не всегда целесообразно, поскольку многие ионы, выделяющиеся при растворении вводимых добавок, оказывают негативное влияние на процесс твердения. В связи с этим большой интерес представляет разработка нехимических способов изменения состояния водной фазы. В продолжение ранее успешно проведенных исследований по применению электронно-лучевой обработки для модифицирования вводимых в цемент оксидных наполнителей [2] этот метод, отличающийся высокоэффективным воздействием на электронную структуру материалов, был использован для предварительной обработки воды затворения цементных паст.

Обработку дистиллированной воды порциями объемом 20 мл проводили на воздухе с использованием среднеэнергетичного ускорителя электронов резонансно-трансформаторного типа при значениях энергии электронов 900 кеВ, токе 0,5 мА и поглощенной дозе 25, 100, 200 и 1000 кГр. Обработанные образцы, а также контрольную (не подвергнутую электронно-лучевому воздействию) воду использовали для приготовления цементных паст, которые затем набирали прочность в течение 7 и 28 суток в различных условиях: при +20° С и при –20° С.

Рис. 1. Зависимость прочности цементных образцов от поглощенной дозы при обработке воды затворения

Полученные результаты (рис. 1) показывают, что электронно-лучевая обработка воды приводит к существенному повышению прочности получаемых с ее использованием цементных материалов. При твердении в нормальных условиях в течение 7 суток наибольший эффект был достигнут при поглощенной дозе 100 кГр (прирост прочности составил 20,3 %), а во всех остальных случаях – при ее минимальном значении 25 кГр (при нормальном твердении в течение 28 суток – 71 %; при –20° С в течение 7 суток – 29,2 %; при –20° С в течение 28 суток – 24%).

Наблюдаемый эффект предположительно объясняется следующими процессами, протекающими при обработке воды ускоренными электронами. При малых значениях поглощенной дозы (25 кГр) может происходит ионизация отдельных молекул воды с их расщеплением на радикалы и образованием свободных протонов и ионов гидроксония Н₃О⁺ (обладающих значительно более высокой подвижностью в сравнении с одновременно образующимися гидроксилами), что, как было указано выше, приводит к увеличению набора прочности цементных образцов. В случае твердения при отрицательной температуре нарушенная структура воды «замораживается» и сохраняется в течение длительного времени, чем обусловлено наблюдаемое при –20° С стабильное повышение прочности полученных образцов, содержащих воду, обработанную при 25 кГр. При нормальном твердении наилучшие показатели, в случае твердения в течение 7 суток, наблюдаются при более высокой поглощенной дозе (100 кГр), которая, вероятно, вызывает более глубокие изменения в водной среде, связанные с частичным разрушением кластерной надмолекулярной структуры воды и обеспечивающие более длительное сохранение повышенного содержания свободных протонов. Вместе с тем, в случае твердения при нормальных условиях в течение 28 суток, экстремально резкое возрастание прочности наблюдается при использовании воды, обработанной при поглощенной дозе 25 кГр. Это может быть связано с изменениями, происходящими на начальных стадиях твердения, когда наибольшая активность свободных протонов и ионов гидроксония появляется именно при таких условиях (малая поглощенная доза и высокая подвижность при положительной температуре). В целом, с повышением поглощенной дозы положительный эффект нивелируется, скорее всего за счет подщелачивания водной фазы в результате ее пересыщения электронами.

Проведенные рентгенофазовые исследования показали, что при использовании обработанной воды затворения образцы из цементных паст характеризуются повышенной гидратационной активностью с образованием кристаллических гидросиликатов, что и обеспечивает образцам более интенсивный набор прочности в сравнении с контрольным образцом.

На основании полученных результатов можно сделать вывод о перспективности применения безреагентных, в частности связанных с использованием ускоренных электронов, методов обработки водной фазы для улучшения прочностных свойств цементных материалов.

Литература.

1. L.В. Svatovskaya, A.M. Sychova, I.V. Vasylieva, S.V.Myakin. А new understanding of cement hydration on the level electrons// International Congress “Challenges of concrete construction” Scotland, UK 2002.
2. Мякин С.В., Васильева И.В., Сватовская Л.Б., Сычева А.М., Корсаков В.Г., Рылова Е.В. Влияние электронно-лучевого модифицирования оксидных наполнителей на прочность цементных смесей. «Новые исследования в материаловедении и экологии. Вып. 1». Сборник научных статей. С-Петербург, 2001 г.