Ускорение процессов твердения строительного гипса воздействием низкочастотных электромагнитных полей

При значительном увеличении градиентов потенциала внешних электромагнитных полей можно ожидать появления совершенно новых факторов, влияющих на процессы твердения минеральных вяжущих веществ. Этому вопросу посвящены исследования, ведущиеся в проблемной лаборатории по строительным материалам Новосибирского инженерно-строительного института имени В В. Куйбышева. Здесь создана специальная установка, позволяющая обрабатывать изделия площадью до 0,5м2 с напряженностью поля до 15 000— 20 000 в/см Непосредственного контакта между электродами рабочего конденсатора и поверхностью образцов в процессе обработки не было.

Опыты показали, что кратковременное (продолжительность 15—30 сек) воздействие переменных электромагнитных полей низкой частоты (50—5 000 гц) ускоряет процесс полуводного гипса и изменяет механическую прочность его.

С увеличением напряженности поля его влияние на процессы твердення возрастает. Минимальная напряженность поля, при которой это влияние заметно, — 1000 в/см.

На рис. 1 приведены типичные зависимости между напряженностью поля, временем его наложения относительно начала твердения (при продолжительности действия 30 сек.) и механической прочностью затвердевшей отливки — влажной и доведенной до постоянного веса (в процентах по сравнению с образцами, не подвергавшимися действию поля).

Оказалось, что прочность н скорость твердения материала зависят от того, в какой момент после затворення гипсовое тесто подвергается действию электромагнитного поля (определялся по методике НИИЖелезобетона.

Существует объективный показатель — момент начала структурообразования в гипсовом тесте, — используя который можно добиться оптимального результата от воздействия элекгрпманитного поля. Таким путем удается на 25—30% повышать прочность гипса при одновременном ускорении его твердения на 3—8 мни

Момент возникновения первичного жесткого кристаллизационного каркаса четко фиксируется электроакустическим методом: с появлением единой неразмещенной системы кристаллизационные контактов значительно снижаются потерн акустической энергии и резко увеличивается скорость прохождения через материал ультразвуковых импульсов.

Как видно из кривой на рис. 2, построением в безразмерных координ тах, по мере приближения интерзала об работки образцов этектромагннтным полем (50 гц) к моменту начала структуры.

Эти результаты находятся в полном соответствии с современными физикохимическими представлениями о процессах твердения строительного гипса, а также научными данными из смежных областей физики и коллоидной химия.

Известно, что все факторы, ускоряющие процессы диффузии и увеличивающие гетерофазные флуктуации, облгчают образование кристаллических зародышей и увеличивают линейную скорость кристаллизации. Эти явления, очевидно, имеют место в твердеющей гипсовой суспензии при обработке ее низкочастотными электромагнитными полями с большой напряженностью.

В результате явления катафореза частицы вяжущего и кристаллики дигидрата приходят в колебательное движение. Амплитуда колебаний тем больше, чем меньше размеры частиц и больше напряженность поля. Под действием поля происходит электрическая ориентация кристаллов дигидрата в направлении силовых линий поля. Совершенство ориентационной поляризации зависит

Ориентационной поляризации кристаллических новообразований способствует значительная анизотропия их фор мы и диэлектрической проницаемости в направлении различных кристаллографических осей). Явления катафореза и ориентационной поляризации подтверждены прямыми наблюдениями

Одновременно в жидкой фазе твердеющей суспензии под действием позя происходит колебательное движение ионов (макроструктурная поляризация). В период, предшествующий на чалу формирования кристаллизационной структуры, все виды поляризации оказывают положительное влияние, ускоряя процесс гидратации и способствуя образованию дополнительных центрозкристаллизации. Образуется структура - более мелкими кристаллами и большим числом кристаллизационных контактов

Однако, если действие поля совпадает с периодом формирования каркаса кристаллизационной структуры, процессы поляризации, возникающие в гипсовой суспензии, играют отрицательную роль, приводят к понижению прочности материала. На наш взгляд, в этом случае имеется определенная аналогия с опытами, описанными Е. Е. Сегалвой и П. А. Ребнндеро2 по изучению кинетики нарастания пластической прочности в твердеющей гипсовой суспензии при разрушении структуры на различных стадиях формирования

Примененный нами метод зоздействия низкочастотных электромагнитных полей на процессы твердения строительного гипса достаточно экономичен В связи с отсутствием электрического контакта между электродами расход электроэнергии определяется в основном процессами поляризации и з пересчете на тонну вяжущего - 1 квт-ч.