Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




20.11.2017


20.11.2017


20.11.2017


17.11.2017


17.11.2017


16.11.2017


16.11.2017


16.11.2017


14.11.2017


14.11.2017





Яндекс.Метрика
         » » Прочностные свойства твердеющих композиций при высоковольтной активации воды затворения

Прочностные свойства твердеющих композиций при высоковольтной активации воды затворения

29.03.2016

В настоящее время среди новых технологий обработки воды наиболее перспективными являются окислительные фотохимические технологии, объединенные термином Advanced Oxidation Processes (AOP), включающие методы одновременного воздействия УФ-излучения и естественных для природной среды окислителей озона, перекиси водорода и др. К технологиям AOP относят и импульсный электрический разряд в различных средах.
Интерес к электрофизическим технологиям обработки воды весьма велик, что обусловлено высокой эффективностью этих технологий при их реализации в решении проблем ряда промышленных отраслей. Из достаточно широкого спектра электрофизических технологий использование различных типов высоковольтных электрических разрядов для обработки воды является сегодня одним из наиболее перспективных и быстро-развивающихся направлений. Большинство работ в этой области посвящено применению высоковольтного искрового разряда в воде. Имеющиеся недостатки искрового разряда (большая длительность импульса, малый размер зоны обработки, наличие ударных волн) сдерживают его широкое практическое использование, несмотря на небезуспешные попытки реализации такой разновидности высоковольтного разряда в обработке двухфазной системы «вода - воздух» и «вода - кислород». Более эффективными на практике оказываются незавершенные формы высоковольтного разряда - коронный и барьерный.
Использование различных типов электрического разряда является сегодня одним из наиболее широко применяемых направлений. Так, высоковольтный коронный разряд составляет инструмент активации в технологии:
- повышения вяжущих свойств цементов;
- активации воды затворения при производстве бетонов;
- высоковольтной активации минеральных порошков при производстве асфальтобетонов;
- производства керамических изделий при полусухом прессовании.
Приведены результаты экспериментальных исследований по применению высоковольтной технологии активации коронным разрядом воды затворения и использованию ее для подготовки цементного теста. В качестве вяжущего принят портландцемент ПЦ400 Топкинского завода. Эксперименты выполнены на образцах-кубиках размером 20x20x20 мм. Высоковольтная активация коронным разрядом осуществлена в условиях гальванической связи коронирующего проводника с объектом обработки и отсутствия электрического соединения последнего с заземленным электродом.
Результаты экспериментальных исследований приведены на рис. 4.5 зависимостью прочности цементного камня в 28-суточном естественном твердении от времени высоковольтной активации воды затворения коронным разрядом, которая имеет сложный характер.
Данные кривой позволяют выделить наличие двух характерных областей изменения прочности цементного камня от времени высоковольтной активации воды затворения. Первая из характерных областей связана с временами обработки, лежащими в диапазоне от 2 до 10 мин. В этом интервале времени обработки отношение прочности активированных образцов к прочности контрольных образцов практически постоянное и составляет 1,33-1,36. При высоковольтной активации воды затворения более 10 мин имеется частичный сброс прочности активированных образцов, и при дальнейшем увеличении времени активации (более 15 мин) прочность активированных образцов не претерпевает изменений.
Прочностные свойства твердеющих композиций при высоковольтной активации воды затворения

Полученные результаты экспериментальных исследований и существенные превышения прочности активированных образцов нами связываются с различием течения адгезионных процессов за счет изменения энергии поверхностного натяжения жидкой фазы цементного теста и ее количественного солевого состава при использовании для активации среды затворения высоковольтного коронного разряда. Термодинамические условия смачивания характеризуются определенным энергетическим балансом, который для системы «твердое тело - жидкость - воздух» выражается широко известным равенством (уравнением Дюпре). Из этого уравнения следует, что сила адгезии (или смачивания) у одного и того же клеящего вещества будет тем выше, чем ниже величина поверхностного натяжения клеящего вещества (при постоянстве поверхностной энергии твердого тела).
При малых временах высоковольтной активации (до 10 мин) имеет место снижение удельной поверхностной энергии натяжения активируемой воды, с чем и связан рост прочности образцов. Следует обратить внимание на то, что снижение удельной поверхностной энергии жидкой фазы - скоротечный процесс.
При временах высоковольтной активации более 10 мин начинает проявляться в большей степени изменение солевого состава (увеличение) обрабатываемой воды затворения, что приводит к снижению прочности активированных образцов за счет роста величины поверхностного натяжения жидкой фазы.
Результаты выполненных экспериментальных исследований по влиянию высокого напряжения на рабочем коронирующем проводнике на прочность цементного камня, затворенного на активированной воде, приведены на рис. 4.6.
Как видно из рис. 4.6, зависимость прочности цементного камня от величины напряжения на коронирующем проводнике при высоковольтной активации воды затворения носит волновой характер.
Прочностные свойства твердеющих композиций при высоковольтной активации воды затворения

При вариации напряжения на коронирующем проводнике имеет место течение одновременно ряда процессов взаимно противоположного действия на прочность активированных образцов цементного камня. С изменением высокого напряжения на коронирующем проводнике претерпевают изменения свойства примесей воды, величины поверхностного натяжения и солевого состава жидкой фазы, вещества в воде, критичные по свойствам к высоковольтному воздействию. Предположительно можно считать, что столь сложный характер зависимости прочности активированных образцов цементного камня от величины напряжения на коронирующем проводнике обязан роли парамагнитных и диамагнитных веществ объекта высоковольтной активации. При весьма высоких напряжениях (50 кВ и более) на коронирующем проводнике, наиболее вероятно, имеет место снижение удельной поверхностной энергии натяжения объекта активации, что приводит к резкому увеличению прочности активированных образцов (рис. 4.6).
Экспериментально нами установлено, что конфигурация коронирующего проводника, находящегося в активируемой воде затворения, не оказывает существенного влияния на прочностные свойства твердеющих композиций. Так, если при конфигурации коронирующего провода в виде прямолинейного проводника прочность на сжатие составила 22,8 и 32,2 МПа в 7-суточном и 28-суточном твердении соответственно, то при конфигурации коронирующего провода в виде спирали прочность на сжатие получена 24,0 и 32,6 МПа при тех же временах твердения соответственно. Изменение практически на порядок диаметра проводника, находящегося в обрабатываемой воде затворения, не привело к ощутимым изменениям прочностных свойств твердеющих композиций. Так, прочность на сжатие при 7-суточном и 28-суточном твердении при уменьшении диаметра проводника составила соответственно 23,6 и 31,8 МПа против 22,8 и 32,2 МПа, имеющих место при большем на порядок диаметре проводника. Следует отметить влияние полярности приложенного напряжения к коронирующему проводнику на прочностные свойства твердеющих композиций. Активация воды затворения осуществлялась в течение 5 мин при амплитуде высокого напряжения 90 кВ. Установлено, что характер набора прочности при всех исследуемых полярностях активации идентичен, что свидетельствует о едином механизме течения процессов в обрабатываемой воде в принятых условиях.
В развитие работ по применению высоковольтного коронного разряда для обработки воды в настоящей работе дана оценка свойств бетонной смеси и тяжелого бетона, приготовленного на активированных компонентах (табл. 4.3).
Прочностные свойства твердеющих композиций при высоковольтной активации воды затворения

В отличие от ранее проведенных работ обработка воды затворения (как и других компонентов бетона) осуществлена при других энергетических режимах и, что весьма важно, в условиях отсутствия гальванической связи коронирующего проводника с объектом обработки. Объект обработки не имел электрической связи с электродами коронирующего устройства. Данные таблицы показывают, что и для условий отсутствия гальванической связи коронирующего проводника с объектом обработки имеет место различие свойств бетона от применяемых активированных компонентов. Эффект полярности ощутимо сказывается при использовании воды затворения, обработанной высоковольтным коронным разрядом отрицательной полярности. При обработке минеральных компонентов эффект полярности проявляется для активированного компонента с большей удельной поверхностью. Эффект полярности при высоковольтной обработке коронным разрядом принятых компонентов обязан различию в изменении величины удельной поверхностной энергии минеральных компонентов и величины поверхностного натяжения воды затворения, а также их соотношения и изменения потенциала поверхности жидкой фазы.