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.