磁化水對混凝土性能的影響解析

劉秋霞 王振興

摘要：在土木工程中，混凝土是用途范圍最廣、用量最大的建筑材料之一。從上世紀(jì)開始混凝土性能的提高一直是廣大建筑工程工作者致力于研究的問題。采用磁化水拌制混凝土作為改善混凝土性能的一個研究方向，加入后可明顯改善混凝土性能。本文對加入磁化水后，混凝土的工作性能、力學(xué)強(qiáng)度及耐久性等方面的變化進(jìn)行解析，希望可以使技術(shù)人員對磁化水在混凝土應(yīng)用方面有所了解，實現(xiàn)混凝土生產(chǎn)過程中的降本增效。

關(guān)鍵詞：混凝土性能；磁化水；磁化水混凝土

1.前言

被磁場磁化了的水俗稱磁化水。讓普通水以一定流速，沿著與磁力線垂直的方向切割，通過一定強(qiáng)度的磁場，普通水就會變成磁化水。我國研究人員上世紀(jì)八十年代開始著手磁化水加入混凝土中的應(yīng)用研究，從研究應(yīng)用情況看，加入后取得的效果還是令人滿意的。但是由于磁化過程中不同參數(shù)，如磁化強(qiáng)度、水流量、混凝土配比等，磁化水對混凝土性能的影響有著很大的差別。因此對磁化水混凝土技術(shù)進(jìn)行分析對其應(yīng)用推廣有很重要的指導(dǎo)意義。

2. 磁化水作用機(jī)理

目前，磁化水用于改善混凝土的性能方面，在國內(nèi)外都進(jìn)行了廣泛的研究和應(yīng)用。雖然研究人員一直在探索水的磁化機(jī)理和磁化水的作用機(jī)理，但截至今日，人們對水的磁化機(jī)理和磁化水的作用機(jī)理停留在假說階段，沒有公認(rèn)的理論基礎(chǔ)。

磁化水研究的主要假說是：在水分子中，氫原子和氧原子之間以共價鍵連接，三個原子核以氫核為底、氧核為頂呈等腰三角形的方式排列，每個水分子可以和相鄰的四個水分子形成個氫鍵。拌合混凝土用水，一般的情況下溫度較低，在常溫下℃的水溶液中，水分子之間氫鍵的作用是很強(qiáng)的，因此活性較弱，通過破壞氫鍵達(dá)到活化水分子的目的。

磁化水在混凝土中作用機(jī)理，有專家提出磁場會影響膠體界面相互作用、水分子排列方式、水分子團(tuán)的尺寸和氫氧離子的性質(zhì)等，而這些性能的改變都會對混凝土的性能產(chǎn)生影響。

3. 磁化水對混凝土工作性能的影響

中鐵十九局秦敬愛通過研究得出以下結(jié)果：在不同的磁化條件下，磁化水對混凝土性能的影響是不同的。在研究磁化水的過程中發(fā)現(xiàn)，在磁化普通水的過程中，存在一個最佳參數(shù)即磁場強(qiáng)度和水流速度會影響磁化效果。由于試驗條件、試驗設(shè)備的不同以及試驗者所采用的水泥質(zhì)量也有差異，所以最佳參數(shù)還需要進(jìn)一步研究?？梢钥隙ǖ氖?，只有合適的磁化條件才能使混凝土性能朝著有利于的方向發(fā)展。

當(dāng)含有一定量電解質(zhì)的水溶液流經(jīng)磁場時，水分子團(tuán)尺寸受到了影響，成為小尺寸的水分組團(tuán)。其活性的提高，導(dǎo)致拌合過程中，固相在其中的溶解度、分散度提高，使得微細(xì)的水泥顆粒均勻地分散在介質(zhì)中，形成均勻的水泥漿。水泥漿填充骨料間的空隙，并包裹和潤滑骨料表面，以使混凝土拌合物有較好的流動性。

4. 磁化水對混凝土力學(xué)性能的影響

國外研究表明的研究，與普通混凝土相比，用磁化水?dāng)嚢杌炷?，其?qiáng)度一般可提高10 %～25 %，有的甚至可以提高到40 %。當(dāng)然不同的試驗所得到的試驗結(jié)果也不盡相同。

河南理工大學(xué)李志鵬研究了磁化水對混凝土強(qiáng)度的影響，主要研究借助XRD和SEM等測試手段，結(jié)果表明采用磁化水拌制的混凝土強(qiáng)度均有一定提高，尋其原因，礦物相方面主要是由于磁化水對水泥的水化比較徹底，產(chǎn)生的水化物凝膠CaO（OH）2晶體、水化硫鋁酸鈣晶體較多， 水泥混凝土強(qiáng)度提高；微觀結(jié)構(gòu)方面磁化水拌制的混凝土較普通混凝土結(jié)構(gòu)致密、斷面均一、平整、砂粒與砂漿界線模糊、石子與砂漿的結(jié)合緊密。

5. 磁化水對混凝土耐久性的影響

磁化水混凝土能較好的改善混凝土的抗?jié)B透性能、體積穩(wěn)定性和抵抗凍融循環(huán)能力，從而在整體上提高了混凝土的耐久性能。

5.1 磁化水對混凝土抗?jié)B性的影響

河南理工大學(xué)王一新研究了磁化水對不同配合比的混凝土抗?jié)B性能的影響，結(jié)果表明：磁化水可以提高混凝土的抗?jié)B性能，但是當(dāng)水被磁化的程度較小時，磁化水拌制的混凝土的抗?jié)B性能提高幅度不太顯著.

5.2 磁化水對混凝土收縮性能的影響

磁化處理后，混凝土的后期收縮比普通混凝土有明顯降低，這可能是由于磁化處理使得水分子的活性增加，也就增加了膠凝材料和水的反應(yīng)速度，磁化水混凝土的水合程度比普通混凝土高，有助于混凝土的結(jié)構(gòu)更為致密。硬化后磁化水混凝土總孔隙率隨齡期增長下降的程度較普通混凝土大，各齡期的大孔、毛細(xì)孔減少，凝膠孔數(shù)量也有所降低[8]，對混凝土體積穩(wěn)定性產(chǎn)生了有益的影響。

5.3 磁化水對混凝土抗凍性能的影響

前蘇聯(lián)Ю·и·希爾洛維曾進(jìn)行了磁化水對混凝土抗凍性能的影響研究。通過研究認(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。

大連理工大學(xué)趙善宇將磁化水對混凝土性能影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究，他的研究表明：和普通自來水拌合的混凝土相比，摻加磁化水的混凝土具有較好的抗凍性。其原因主要是由于磁化水活性較高，導(dǎo)致混凝土的孔徑較小，冰點較低，滲透性較低。在進(jìn)行凍融循環(huán)時，在形成的水泥石孔洞當(dāng)中，水的結(jié)構(gòu)狀態(tài)要么是水尚未結(jié)冰，要么因飽水程度低而結(jié)冰量少，水壓力很小，這導(dǎo)致了磁處理的混凝土抗凍融性能明顯優(yōu)于普通混凝土。

6.總結(jié)

綜上所述，磁化水拌制的混凝土較普通混凝土無論在工作性能、力學(xué)性能上，還是在耐久性能上均得到較大的提高。磁化水混凝土技作為一項很有發(fā)展前景的技術(shù)，可以與一些混凝土新技術(shù)相結(jié)合發(fā)揮它更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 王一新，王有凱.磁化水改善混凝土抗?jié)B性能試驗研究[J].河南理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012年10月：第31卷第5期.

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[5] Nan Su，CheaFang Wu. Effect of magnetic field treated water on mortar and concrete containing fly ash [J].Cement and Concrete Composites， 2003，（25）：681-688.