混凝土与磁化水

    一、磁化水搅拌水泥和混凝土后的物理力学性质

    1、抗压强度

    原苏联的B·A·乌拉佐夫斯基等人，用互感器型的磁化设备进行了多年的研究，试验研究表明，利用磁化水搅拌的水泥，其强度有所提高，而且水泥块体的强度与磁场强度和水流通过磁场的速度有关。当水流经过磁场的速度为0.65米/分，磁场强度为160千安培每米时，磁化水与普通水拌制水泥试块相对比，强度增加43%；而当水流速为0.94米/分和1.0米/分，磁场强度为130千安培每米时，磁化水与普通水拌制的水泥试块相对比，强度分别增加30%和22%。

    贵州工学院刘东鉴所进行的试验，表明磁化水拌制水泥混凝土的抗压强度与磁场强度有关。当磁场强度为0.21特斯拉时，混凝土的抗压强度最高，也就是磁化水的最佳磁场强度为0.21特斯拉，磁化水的最佳流量为 1/75～1/100千克/分时，磁化水与普通水拌制混凝土相比，抗压强度提高25%。至于用磁化水拌制的水泥与混凝土的后期强度，与用普通水拌制的混凝土相同，亦是随着龄期而增长。

    根据原苏联的研究，用磁化水搅拌水泥和混凝土，与普通水相对比，其强度一般可提高10%～25%，个别的可提高43%，当然不同的试验所得到的试验结果也不尽相同。

    原苏联哈尔科夫公路交通学院，还试验了将水在磁化前先进行真空处理。试验证明，用未经真空处理的磁化水拌制水泥砂浆，其抗压强度和抗剪强度提高27%，而用先进行真空处理再经磁化的水拌制水泥砂浆，则其强度可提高60%，无论是早期强度还是28天的强度都是如此。

    2、抗冻性

    原苏联Ю·и·希尔洛维曾进行了磁化水对水泥混凝土密实度和抗冻性影响的研究。他认为磁化水可以降低水灰比，改变混凝土的结构，减少混凝土的收缩孔隙，能降低混凝土的透水性，大大提高它的抗冻性，其抗冻融循环一般都在100次以上，其中用掺亚硫酸废液的磁化水拌制的混凝土，能承受1000次以上的冻融循环。试验表明，凡是用磁化水拌制的混凝土，其抗冻性都有明显提高；掺入增塑剂等外加剂时，其抗冻性的提高更为明显。例如在混凝土成分相同的情况下：水的用量为 207升/立方米，水灰比0.602，水泥用量344千克/立方米时，普通水拌制的混凝土坍落度为5厘米，抗冻融循环为249次，而磁化水拌制的混凝土坍落度为3厘米，抗冻融循环为326次；当水的用量为208升/立方米,水灰比0.468，水泥用量445千克/立方米 时，普通水拌制的混凝土坍落为5厘米，抗冻融循环310次，而磁化水拌制的混凝土坍落为3厘米，抗冻融循环为537次；当水的用量为203升/立方米,水灰比0.457，水泥用量445千克/立方米，坍落度为3厘米时，普通水+0.15%亚硫酸废液拌制的混凝土抗冻融循环仅404次，而磁化水+0.15%亚硫酸废液拌制的混凝土抗冻融循环可达1000次以上。

    上述特性已为工程实践所证实。根据原苏联黑海建筑公司的资料显示，用普通水拌制的混凝土修建的海堤，使用7年已完全破坏；而用磁化水拌制的混凝土修建的构筑物，却完好无损。

    二、磁化水提高水泥强度的机理

    磁化水为什么能提高水泥和混凝土的强度，其机理至今尚未探索清楚。其说法之一，认为水是由氧、氢两种不同的原子形成共价键，由于氧原子吸引电子的能力大于氢原子，氧、氢原子又分别分布在分子的两端，因此，氧原子一端带负电荷，氢原子一端带正电荷。加之水分子是极性分子，故水分子之间存在着的电性吸引力能使其由单水分子形成多水分子的聚合体，这些多水分子的聚合体，减小了这种电性吸引力。

    水经磁化后，由于洛仑兹力使极性水分子（O2-和H+）从聚合体中重新排列为整齐的水分子，因而增强了水分子间的电性吸引力，这种力使分子之间不易再分开。这就是水经磁化后所具有的特性。

    水泥遇水后，水化作用首先在水泥颗粒表面进行，水化作用的结果，使水泥颗粒表面包上一层胶体膜，这层胶体膜，阻碍了水泥颗粒的进一步水化，从而影响水泥强度的增长。

    如果用水分子间增强了吸引力的磁化水拌制水泥或混凝土，会使水分子容易进入水泥颗粒的内部，帮助水泥深入进行水化，使水泥水化进行得更深入、更充分，从而有效提高水泥和混凝土的强度。

    至于水的磁化效果与水的化学成分是否有关，说法不一。国外有研究者认为，当水中带铁离子和氯化物时，对磁化能起到好的作用。他们还认为水中与硬度有关的盐类的含量，亦对磁化效果起很大作用。

    而对于同一问题，国内有人为了进行对比，曾以普通水、磁化水和纯蒸镏水磁化水进行对比试验，结果发现磁化水和纯蒸馏水磁化水对强度的影响基本相同，从而认为水的化学成分对磁化效果并无影响。

    三、磁化水拌制水泥和混凝土的应用及经济效益

    用磁化水制备混凝土，由于可使其强度提高10%～25%，因而可以节约水泥。根据我国的初步试验，用磁化水拌制混凝土，水泥用量减少10%，混凝土强度不但没有降低，反而提高10%。

    用磁化水制备混凝土，在原苏联很多建设部门已经推广应用，并取得了巨大的经济效益。如萨拉托夫建筑工地，用磁化水制备混凝土，强度提高了14%～17%，水泥用量减少了12%；萨拉托夫水电站，用磁化水制备混凝土168.4万立方米，节约水泥51264吨；契尔诺建筑公司的钢筋混凝土构件预制厂，用磁化水后每年节约水泥1900吨，折合4万卢布左右；伏尔加市混凝土压力管厂，由于采用磁化水，每年至少能节约10万卢布；捷科里矿用磁化水拌制混凝土，每年亦可节省10万卢布；而亚速海石油建筑公司的钢筋混凝土预制构件厂，用磁化海水拌制混凝土，证实混凝土强度提高了40%～50%，水泥用量节约了14%。

    从上述国内外的试验和实际应用效果来看，其经济效益是良好的，而且为生产磁化水而增加的设备投资，在较短时间内就可以收回。所以，磁化水拌制水泥和混凝土这项新技术在混凝土和水泥制品中应用，有着广阔的发展前景。