磁化水对水泥砂浆性能影响的试验研究
2006-11-27 00:00
1前言
水以一定的流速流过磁场,由于切割磁力线，水的性质将发生变化，而具有与普通水 不同的性质，这样的水称为磁化水。磁化水作为一种十分有效的处理水的技术，在工农业、 医疗卫生、生物工程等方面均有广泛的研究和应用。由于磁化水的活性增加，当它与水泥进 行 水化、水解作用时，水分子能比较容易地由水泥颗粒表面进入颗粒内部，增强水化、水解作 用，从而提高水泥砂浆的强度。我国在20世纪80年代已开始将磁化水用于水泥砂浆增强的研 究，但磁化水对水泥砂浆其它性能的影响则报道甚少。水作为水泥砂浆的重要组分之一 ，其用量对水泥砂浆的流动性、力学性能及耐久性能的影响，已经得到大家的共识，但其自 身性质的改变对水泥砂浆性能的影响，还有待于进一步深入的研究。为此，本文就磁化水对 水泥砂浆的性能的影响进行了试验研究，并对影响机理进行一定的分析与探讨。
水以一定的流速流过磁场,由于切割磁力线，水的性质将发生变化，而具有与普通水 不同的性质，这样的水称为磁化水。磁化水作为一种十分有效的处理水的技术，在工农业、 医疗卫生、生物工程等方面均有广泛的研究和应用。由于磁化水的活性增加，当它与水泥进 行 水化、水解作用时，水分子能比较容易地由水泥颗粒表面进入颗粒内部，增强水化、水解作 用，从而提高水泥砂浆的强度。我国在20世纪80年代已开始将磁化水用于水泥砂浆增强的研 究，但磁化水对水泥砂浆其它性能的影响则报道甚少。水作为水泥砂浆的重要组分之一 ，其用量对水泥砂浆的流动性、力学性能及耐久性能的影响，已经得到大家的共识，但其自 身性质的改变对水泥砂浆性能的影响，还有待于进一步深入的研究。为此，本文就磁化水对 水泥砂浆的性能的影响进行了试验研究，并对影响机理进行一定的分析与探讨。
2磁化对水质的影响
通过对磁化水的试验研究发现，磁化后的水分子会发生一系列的化学和物理的变化，主要表 现在水中溶解氧含量提高4～6mg/L，水的表面张力下降1～3mm/m，水的溶解度提高50％。对 磁化水进行水质分析的结果表明(见表1)：水经磁化后，游离二氧化碳有所减少，水的 总硬度和总矿化度也有所减小，说明磁化对水的硬度有一定的影响。
通过对磁化水的试验研究发现，磁化后的水分子会发生一系列的化学和物理的变化，主要表 现在水中溶解氧含量提高4～6mg/L，水的表面张力下降1～3mm/m，水的溶解度提高50％。对 磁化水进行水质分析的结果表明(见表1)：水经磁化后，游离二氧化碳有所减少，水的 总硬度和总矿化度也有所减小，说明磁化对水的硬度有一定的影响。
3磁化水对水泥基本性能的影响
为探讨磁化水对水泥基本性能的影响，对采用磁化水作拌和水的水泥的体积安定性、凝 结时间、标准稠度用水量和水化热等基本性能进行了试验研究（所用水泥品种为P.O32 .5级，试验结果见表2、3）。
为探讨磁化水对水泥基本性能的影响，对采用磁化水作拌和水的水泥的体积安定性、凝 结时间、标准稠度用水量和水化热等基本性能进行了试验研究（所用水泥品种为P.O32 .5级，试验结果见表2、3）。
3.1对水泥体积安定性的影响
硬化水泥浆体的体积变化是一项很重要的性能指标。如果水泥在硬化过程中发生显著而不均 匀的体积变化，就称为水泥浆体安定性不良。对采用磁化水和普通水作为拌和水的水泥 浆体的体积安定性的测定结果表明，磁化水对水泥浆体的体积安定性没有影响。
3.2对水泥凝结时间的影响
水泥在加入一定量的水以后经过搅拌形成了具有可塑性的浆体，随着水泥水化的进行，水泥 浆体的稠度逐渐减小并失去流动性，保持已有的形状，这种现象称为凝结。浆体固化开始 即初凝，它表示浆体不再可塑的时间。完全固化所需要的时间定为终凝时间。磁化水对水 泥凝结时间影响的试验结果表明，磁化水可以缩短水泥的凝结时间，其中初凝时间可以缩短 10min，终凝时间可以缩短7min。
3．3对水泥标准稠度用水量的影响
水泥的需水量是水泥获得一定稠度时所需的水量。将磁化水作为拌和水进行水泥标准稠度用 水量的试验表明(见表2)，与普通水相比，以磁化水作为拌和水的用量可以减少1.2％，但 将磁化水静置1h后，磁化水与普通水的标准稠度用水量就差异不大 了。这表明刚 磁化的磁化水对水泥的活性最好，随着放置时间的增加，磁化水的活性有所减小。
3．4对水泥水化热的影响
水泥水化过程实质上是打破原化合物的化学键，形成新化合物的化学键，能量重新分配，体 系能量的增量称为热焓，即水化热。分别对以磁化水和普通水拌和的水泥进行了水泥水化热 的测定。试验表明(见表3)，采用磁化水可以提高水泥的早期水化热，其7d龄期的水化热 提高了4％，表明磁化水对水泥的活性比普通水要高。
硬化水泥浆体的体积变化是一项很重要的性能指标。如果水泥在硬化过程中发生显著而不均 匀的体积变化，就称为水泥浆体安定性不良。对采用磁化水和普通水作为拌和水的水泥 浆体的体积安定性的测定结果表明，磁化水对水泥浆体的体积安定性没有影响。
3.2对水泥凝结时间的影响
水泥在加入一定量的水以后经过搅拌形成了具有可塑性的浆体，随着水泥水化的进行，水泥 浆体的稠度逐渐减小并失去流动性，保持已有的形状，这种现象称为凝结。浆体固化开始 即初凝，它表示浆体不再可塑的时间。完全固化所需要的时间定为终凝时间。磁化水对水 泥凝结时间影响的试验结果表明，磁化水可以缩短水泥的凝结时间，其中初凝时间可以缩短 10min，终凝时间可以缩短7min。
3．3对水泥标准稠度用水量的影响
水泥的需水量是水泥获得一定稠度时所需的水量。将磁化水作为拌和水进行水泥标准稠度用 水量的试验表明(见表2)，与普通水相比，以磁化水作为拌和水的用量可以减少1.2％，但 将磁化水静置1h后，磁化水与普通水的标准稠度用水量就差异不大 了。这表明刚 磁化的磁化水对水泥的活性最好，随着放置时间的增加，磁化水的活性有所减小。
3．4对水泥水化热的影响
水泥水化过程实质上是打破原化合物的化学键，形成新化合物的化学键，能量重新分配，体 系能量的增量称为热焓，即水化热。分别对以磁化水和普通水拌和的水泥进行了水泥水化热 的测定。试验表明(见表3)，采用磁化水可以提高水泥的早期水化热，其7d龄期的水化热 提高了4％，表明磁化水对水泥的活性比普通水要高。
4磁化水对水泥砂浆性能的影响
4.1对水泥砂浆工作性的影响
水泥砂浆达到稳定和密实的程度称为水泥砂浆的工作性。工作性的含义包括流动性、可塑 性、稳定性和易密性四种特性。水泥砂浆的工作性的测定一般采用流动度的测试方法。
采用磁化水作为拌和水，分别选定0.3、0.4、0.5和0.6四个水灰比进行水泥砂浆流动度 的试验。由试验结果可见(见图1)，在同样条件下，采用磁化水拌和水泥砂浆的流动度较采 用普通水拌和的均有所增加，但所增加的幅度不大，平均增加约3.0％。
这是由于磁化水的表面张力减小，对水泥的活性增加，使得水化反应进行得更充分，生成的 水泥浆体和凝胶数量增加，游离水和未水化的水泥颗粒减少，因此，水泥砂浆的工作性得以 提高。
4.2对水泥砂浆抗压强度性能的影响
在保持水泥用量不变和水泥砂浆工作性一致的条件下，对磁化水对水泥砂浆抗压强度的 影响进行了试验研究。试验研究表明(见图2、3)：磁化水可以使水泥砂浆抗压强度提高14％ ～16％。其中3d龄期提高14％左右，7d龄期提高16％左右，28d龄期提高15％左右。 磁化水提高水泥砂浆的抗压强度的原理：水分子为极性分子，在普通水中，水分子 相互吸引形成大的分子团，未被大分子团吸引的单分子水分布在大的分子团之间。与大的分 子团相比，单分子的物理化学活性很强，但在普通水中单分子水少，所以水的活性不高，不 能使水泥充分水化，水泥的水化只能在水泥颗粒表面进行，而水泥表面的一层胶体膜阻碍了 水泥颗粒的进一步水化。当水磁化后，水中被氢键连接在一起的链状分子集团在水磁化时 受到洛仑兹力的作用而被破坏，裂解成小分子集团或单个的水分子，使更 多的水分子的H和O暴露出来，而不再被氢键连接在一起；另一方面，较小的水分子集团的自 由度也增加了，使它们与其它物质的分子、原子结合的机会增多，结合的能力增强。这些 小分子集团或单个的水分子重新排列整齐，增加了水分子间的电性吸引力。由于小 分子集团或单个的水分子物理、化学活性和渗透力很强，可渗入水泥颗粒内部，使水泥充分 水化，从而提高了水泥砂浆的强度。
4.1对水泥砂浆工作性的影响
水泥砂浆达到稳定和密实的程度称为水泥砂浆的工作性。工作性的含义包括流动性、可塑 性、稳定性和易密性四种特性。水泥砂浆的工作性的测定一般采用流动度的测试方法。
采用磁化水作为拌和水，分别选定0.3、0.4、0.5和0.6四个水灰比进行水泥砂浆流动度 的试验。由试验结果可见(见图1)，在同样条件下，采用磁化水拌和水泥砂浆的流动度较采 用普通水拌和的均有所增加，但所增加的幅度不大，平均增加约3.0％。
这是由于磁化水的表面张力减小，对水泥的活性增加，使得水化反应进行得更充分，生成的 水泥浆体和凝胶数量增加，游离水和未水化的水泥颗粒减少，因此，水泥砂浆的工作性得以 提高。
4.2对水泥砂浆抗压强度性能的影响
在保持水泥用量不变和水泥砂浆工作性一致的条件下，对磁化水对水泥砂浆抗压强度的 影响进行了试验研究。试验研究表明(见图2、3)：磁化水可以使水泥砂浆抗压强度提高14％ ～16％。其中3d龄期提高14％左右，7d龄期提高16％左右，28d龄期提高15％左右。 磁化水提高水泥砂浆的抗压强度的原理：水分子为极性分子，在普通水中，水分子 相互吸引形成大的分子团，未被大分子团吸引的单分子水分布在大的分子团之间。与大的分 子团相比，单分子的物理化学活性很强，但在普通水中单分子水少，所以水的活性不高，不 能使水泥充分水化，水泥的水化只能在水泥颗粒表面进行，而水泥表面的一层胶体膜阻碍了 水泥颗粒的进一步水化。当水磁化后，水中被氢键连接在一起的链状分子集团在水磁化时 受到洛仑兹力的作用而被破坏，裂解成小分子集团或单个的水分子，使更 多的水分子的H和O暴露出来，而不再被氢键连接在一起；另一方面，较小的水分子集团的自 由度也增加了，使它们与其它物质的分子、原子结合的机会增多，结合的能力增强。这些 小分子集团或单个的水分子重新排列整齐，增加了水分子间的电性吸引力。由于小 分子集团或单个的水分子物理、化学活性和渗透力很强，可渗入水泥颗粒内部，使水泥充分 水化，从而提高了水泥砂浆的强度。
4.3对水泥砂浆抗渗性能的影响
新拌水泥浆体的水泥颗粒间被水填充，在硬化的早期仍然会形成一个互相连通的毛细管 系统，因此透水性很高。当水化继续，这些毛细管部分被水化物所填充，透水性就降低。 可见，硬化浆体中的孔隙率和孔的连续性决定其抗渗性。
新拌水泥浆体的水泥颗粒间被水填充，在硬化的早期仍然会形成一个互相连通的毛细管 系统，因此透水性很高。当水化继续，这些毛细管部分被水化物所填充，透水性就降低。 可见，硬化浆体中的孔隙率和孔的连续性决定其抗渗性。
在相同水灰比的情况下，对采用磁化水及普通水拌和的水泥砂浆的抗渗性能进行了测试。试 验水压从0.2MPa开始，保持2h，以后每隔1h增加水压0.1MPa，直至所有试件顶面均渗水 为 止。用水泥砂浆的不透水性系数（每一压力阶段所受水压和相应压力阶段的恒压时间乘积之 和）作为评价水泥砂浆渗透性的指标。由对比试验结果可见，以磁化水拌和水泥砂浆，可 使抗渗性能提高5倍多(见表4)。
这是由于磁化水的活性较普通水强，参与水化 反应的水分子的数量增加，被水泥颗粒包裹的 游离 水减少，生成的水泥浆体数量增加，从而减小了水泥砂浆的孔隙，提高了水泥砂浆的密 实度和抗渗性能。
5结语
（1）磁化水对水泥的体积安定性无影响；可以缩短水泥的凝结时间；减小水泥标准稠度的 用水量；提高水泥的早龄期水化热。
（2）磁化水可以提高水泥砂浆的工作性；提高水泥砂浆的抗压强度；提高水泥砂浆的抗渗 性能。
（1）磁化水对水泥的体积安定性无影响；可以缩短水泥的凝结时间；减小水泥标准稠度的 用水量；提高水泥的早龄期水化热。
（2）磁化水可以提高水泥砂浆的工作性；提高水泥砂浆的抗压强度；提高水泥砂浆的抗渗 性能。
参考文献
［1］ 姚庆钊，等.磁化水对水泥混凝土的增强效应分析［J］．上海建材，2003,(1):26－27．
［2］张维华，等.磁化水技术在混凝土中的应用［Ｊ］．建筑技术开发,2001,(2):55－5 6．
［2］张维华，等.磁化水技术在混凝土中的应用［Ｊ］．建筑技术开发,2001,(2):55－5 6．
摘自：中国混凝土网
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