В. Ф. АФАНАСЬЕВА, канд. техн. наук (Ростокинский з-д ЖБК ДСК-1), Магнитная обработка воды при производстве сборного железобетона
На Ростокинском заводе ЖБК ДСК-1 в течение многих лет ведется целенаправленная работа по снижению расхода цемента и повышению качества железобетонных конструкций. Это достигается за счет внедрения целого комплекса мероприятий: применением химических добавок; автоматизацией бетоносмесительных узлов; статистическим контролем прочности бетона; совершенствованием составов бетонной смеси и режимов тепловой обработки.
Приготовление бетонных смесей — важное звено технологической схемы производства железобетонных изделий. От качественной работы бетоносмесительных узлов зависит расход цемента, качество и себестоимость продукции. В этой связи большое значение имеет использование пневматической системы управления ЦИКЛ-БС, разработанной Усть-Каменогорским заводом приборов. Ее применение обеспечивает автоматическое регулирование процессов приготовления бетонной смеси.
Одним из наиболее перспективных направлений при поиске путей экономии цемента и улучшения качества бетона является применение химических добавок. На заводе накоплен большой опыт использования добавок ПАЩ-1, МБС, ЛСТМ-2, ЛТМ, С-3. Применение суперпластификатора С-3, например, приводит к снижению расхода цемента на 10... 12 %, повышению морозостойкости бетона со 100 до 200...300 циклов, увеличению водонепроницаемости.
Для работы с химдобавками на заводе смонтирован специальный узел их хранения, приготовления рабочего состава и транспортирования его на БСУ. Исходя из опыта применения С- 3 выявлены особенности обращения с этой добавкой: необходимость автоматизации дозирования составляющих бетонной смеси с коэффициентом однородности бетона, не превышающем 10... 12 %; потребность в специальном узле хранения добавки, приготовления рабочего состава; постоянная продувка тракта подачи добавки, чтобы исключить закристаллизован- ность в трубах; тщательное соблюдение техники безопасности при работе с добавкой С-3, так как она оказывает раздражающее действие на кожу и дыхательные пути.
Поиски ресурсосберегающих технологических приемов, не требующих дополнительных капитальных вложений, привели к изучению магнитной обработки воды, применяемой для приготовления бетона. Подобные исследования в технологии бетона проводились в нашей стране (в частности, и на Ростокинском ЖБК) еще много лет назад. Однако из-за нестабильности результатов, ненадежности применяемых магнитных устройств эти работы не нашли практического применения.
С сентября 1991 г. заводчане совместно с работниками ВНИИжелезобетона и Акционерного общества Российская корона вновь обратились к исследованиям применения магнитной воды в производстве бетона. Эксперименты проводились на портландцементе Белгородского цементного завода М400, песке Петровско-Дортниковского карьера с модулем крупности 2,1...2,3, щебне известняковых пород Веневского карьера фракций 5...20 мм.
Сущность омагничивания воды заключается в пропускании ее через аппарат, в котором создаются магнитные поля, что ведет к изменению ее структуры и физико-химических свойств. С ноября 1991 г. омагниченную воду на заводе стали применять в промышленных масштабах.
Такую воду получают с помощью специальных магнитотро- нов, разработанных и изготовленных АО Российская корона. Для этого в бетоносмесительных узлах в трубу перед дозатором воды вмонтировали двухдюймовый магнитотрон, а всего для приготовления бетонной смеси установлено четыре таких устройства. В процессе работ выявлен пластифицирующий эффект от омагничивания воды затворения, подвижность бетонной смеси увеличивается на 6...7 см ОК, или на 14...15 %.
Комплексное воздействие пластифицирующего эффекта и переориентации молекул воды ускоряют процессы гидратации цемента и твердения бетона. При равной подвижности бетонной смеси и одинаковом расходе цемента превышение прочности бетона на омагниченной воде, по сравнению с контрольным бетоном, изготовленным на обычной водопроводной воде, составляет 10... 12 %. Повышение прочности бетона при применении омагниченной воды позволяет снижать расход цемента до 8 %.
Среди прочего исследовано влияние скорости подачи воды на эффект ее омагничивания. Оказалось, что с увеличением скорости подачи возрастает эффект омагничивания, что отражается на повышении прочности бетона. Проверено влияние типа магнитотрона на свойства бетонной смеси и бетона — цепочка от одного до семи двухдюймовых магнитотронов типа ПАТ-3 и ПАТ-1. Эффект омагничивания оценивали по изменению подвижности бетонной смеси и прочности бетонных образцов. Исследованиями установлено, что число магнитотронов и их тип существенного влияния на эффект омагничивания воды не оказывают.
Изучено также влияние ориентации магнитотрона в пространстве на качество бетона. Магнитотроны (двухдюймовые, типа ПАТ-3 и ПАТ-1) ориентировали относительно магнитного поля Земли (юг, север). Эффект определяли по изменению прочности бетонных образцов одинакового состава, пропаренных по единому режиму. Наибольший прирост прочности бетона в суточном возрасте после тепловлажностной обработки имел место при ориентации магнитотрона маркировкой N на юг.
Исследования влияния омагниченной воды на морозостойкость бетона проведены в НИИЖБе и параллельно в лаборатории завода под руководством этого института (руководитель М. М. Капкин). Испытанию подлежал бетон, изготовленный с применением суперпластификатора С-3 и омагниченной воды. Цель работы заключалась в оценке влияния магнитной обработки воды за- творения и ее сочетание с введением в бетонную смесь суперпластификатора на прочность и морозостойкость бетона марки
Прочность при сжатии бетонных образцов размером 10x10x10 см, водонасыщенных в течение 4 сут, составляла: для бетона, изготовленного на омагниченной воде,— 41 МПа; для бетона, изготовленного на омагниченной воде и с применением суперпластификатора С-3,— 38 МПа; для бетона, изготовленного на водопроводной воде и с применением суперпластификатора,— 42 МПа.
Испытания по ГОСТ 10060-87 показали, что морозостойкость бетона, изготовленного на омагниченной воде, составляет F = 190...200; для бетона, изготовленного на омагниченной воде и суперпластификаторе, F = = 300; для бетона, изготовленного на водопроводной воде с суперпластификатором, F = 300; морозостойкость бетона на водопроводной воде без добавок — F = 100...150. Исходя из этого уместно допустить, что изделия, изготовленные с применением омагниченной воды, можно применять для жилищного строительства во всех климатических районах страны.
Выявлено положительное влияние омагниченной воды на водонепроницаемость, которая у бетона М300 превышает 8.
Положительные свойства омагниченной воды дали возможность нам полностью отказаться от применения суперпластификатора С-3. Замена этой добавки омагниченной водой привела к значительному экономическому эффекту (зависящему от постоянно изменяющейся стоимости добавки). Так, за I квартал 1992 г. эффект составил 600 тыс. р.; за IV квартал того же года — 4 млн. р. Экономический эффект подсчитан без учета затрат на обслуживание узла хранения химических добавок. Помимо этого, отказ от химдобавок улучшил экологическую обстановку на заводе, у персонала прекратились жалобы в СЭС на заболевания кожи и дыхательных путей, на территории завода и в цехах появились голуби и другие птицы.
Магнитотронам нашлось применение и в технологии приготовления смазки для формовочного оборудования. Пластифицирующий эффект омагниченной среды разжижает смазку, позволяет наносить ее тонким слоем, что снижает расход эмульсола до 20 %. Среднегодовой экономический эффект за 1992 г. составил 120 тыс. р. В тракт подачи смазки в цехе № 2 вмонтированы два двухдюймовых магнитотрона, в цехе № 1 — один аналогичный магнитотрон. Установка в цехе № 2 магнито-тронов на определенном расстоянии один от другого вдоль тракта подачи смазки позволила с помощью двухкратного омагничивания подавать смазку в отдаленные концы цеха на расстояние до 115 м. Эта работа в настоящее время внедряется в цехе № 1.
Исследования по применению омагничивания сред на заводе продолжаются, так как многие вопросы еще требуют практической проверки: применение эффекта омагничивания воды в паровых котлах для предотвращения образования накипи на теплопередающих поверхностях;
влияние многократного прерывистого омагничивания воды и смазки в производстве железобетонных изделий;
определение эффекта омагничивания для цементов с различными видами минеральных добавок (шлак, трепел);
определение эффективности омагниченной воды на прочность бетона и раствора на растяжение;
исследование эффекта омагниченной воды с различными пластифицирующими добавками.
Бетон и железобетон, 1993 №11