СПОСОБ АКТИВАЦИИ ВОДЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ И СМЕСЕЙ
WATER ACTIVATION METHOD FOR BUILDING MORTARS AND MIXTURES

Изобретение относится к строительному производству и может быть использовано для активации приготовляемых бетонных и растворных смесей.
Известен способ активации водоцементной суспензии, используемой для приготовления бетонов с повышенной прочностью (авт.св. СССР №1678811, МПК С04В 40/00, опубл. 23.09.91 г.). Способ включает воздействие на водоцементную суспензию сначала постоянным электрическим током, а затем высоковольтным электрическим разрядом. Недостатком способа является перерасход электрической энергии, нестабильность разряда.
Наиболее близким к предложенному является способ комплексной активации воды затворения бетонной смеси высоковольтными разрядами, возникающими между электродными парами, с последующим смешением ее с химической противоморозной доставкой и смешением полученной смеси с сухими компонентами бетонной смеси (патент РФ №2160242, МПК С04В 40/00, опубл. 10.12.2000 г.).
Однако известный способ не обеспечивает достаточно длительного сохранения свойств активированной воды в течение всего процесса затвердевания бетона, поскольку продукты реакции, например ионы различной полярности, находятся в одном объеме и происходит процесс восстановления исходных свойств воды. Это неблагоприятно сказывается на качестве бетонной смеси. Кроме того, использование высоковольтного оборудования рядом с водой создает опасность для производства.
Предложенное изобретение направлено на повышение прочности строительных растворов и смесей за счет глубокого проникновения воды к зерну вяжущего и соответственно большего затворения, а также ускорения процесса схватывания, что очень важно при зимнем строительстве.
Поставленная задача решается способом активации воды для строительных растворов и смесей, включающим в себя обработку воды затворения электрическим током и последующее смешение с сухими компонентами строительной смеси, в котором в отличие от прототипа обработку воды осуществляют путем электролиза при постоянном напряжении 100-200 В в течение 10-40 мин в электролизной ванне, а для затворения строительной смеси используют воду из прикатодной зоны электролизной ванны, образованной путем помещения катода в проницаемую оболочку или отделения указанной зоны проницаемой перегородкой.
При затворении цемента водой на его зернах образуется пленка насыщенного раствора реагирующих компонентов. Явление образования кристаллов из этой пленки, гидратированных минеральных компонентов и составляет сущность процесса схватывания и твердения цемента.
Торможение гидратации объясняется, с одной стороны, тем, что скорость этого процесса в обычных условиях определяется скоростью диффузии растворяющихся компонентов зерна цемента в пленку с распределением ее по всему наружному объему зерен. Последнее обстоятельство особенно важно, потому что зерно цемента обычно неоднородно по своей структуре. Для получения таких «целевых» гидратированных соединений требуется, чтобы необходимые для них компоненты доставлялись диффузией из различных частей пленки. Вместе с тем выделяющиеся из пленки кристаллы все более блокируют доступ воды ко внутренней части зерна цемента, что замедляет процесс.
При обработке воды в электролизной ванне в прикатодной зоне происходит существенное изменение ее свойств, таких как кислотность рН, поверхностное натяжение воды, наличие свободных радикалов (в прианодной зоне изменение свойств менее заметно). Увеличение поверхностного натяжения воды повышает смачиваемость зерна и проникновение воды. Уменьшение кислотности и наличие свободных радикалов активизируют процессы реагирования компонентов. Эти факторы обеспечивают ускорение процесса схватывания и, следовательно, повышение качества строительной смеси.
Поскольку активированная вода отделена от общего объема, то не происходит процесса выравнивания свойств, их нейтрализации, и они сохраняются в течение всего процесса твердения смеси. В этом существенное отличие предложенного способа.
Способ осуществляют следующим образом. В электролизной ванне зону катода отделяют проницаемой перегородкой, например, из ткани. Затем наливают воду. К электродам подключают источник постоянного напряжения 100-200 В на 10-40 мин. Затем напряжение отключают, и воду из прикатодной зоны используют для приготовления строительного раствора, например бетона.
В экспериментах по увеличению скорости затвердевания был использован цемент марки ПЦ 400 и вода из прикатодной зоны электролизной ванны в соотношении 3:1. Были применены рычажные весы с соотношением плеч 16,5 см к 14 см. На плече весов 16,5 см был закреплен винт длиной 2 см и диаметром 0,5 см, который вводился в исследуемый раствор для определения его схватывающих свойств. Плечо 14 см нагружали грузами для определения момента выхода винта из раствора.
Дозировка раствора: 30 г цемента и по 10 г обыкновенной воды и воды из прикатодной зоны электролизной ванны. Момент изготовления раствора и фактического выхода винта из раствора регистрировался секундомером. Результаты исследований после статистической обработки показали, что скорость схватывания при применении обработанной в электролизной ванне воды увеличивается на 15-25%.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет ускорять процесс схватывания строительного раствора, повышать его прочность, а также снижать себестоимость строительного производства.