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1、1磁化水的理化性1.1磁化水的产生 早在20 世纪70 年代, 国外研究机构通过实验的措施发现, 水和水系统是最难研究的对象。它们属于所谓的开放系统, 不仅与外部介质互换能量, 并且也互换物质。同步, 水系统又是杂乱的系统, 在水中, 特别是在天然水和技术水中, 总是存在着超细的固体颗粒和气泡。这是一种微观多相(胶质) 系统。多种物理作用磁、声、电、热、除气等等, 可使水系统明显活化。 水流通过磁场力切割磁力线, 水即被磁化, 被磁化的水称为磁化水。由此可见磁化水的生产十分简便。1.2一般水和磁化水物理、化学性质测试 由于磁化水与一般水在视觉和感官上无任何差别, 为了探讨磁化水的作用机理, 对
2、普能水与磁化水进行物理、化学性质对比测试, 成果见表1。从表1 中可以看出磁化水与一般水在上述几种方面均有差别。1.3磁化机理的分析1.3.1一般我们把无序的、具有缺陷的、以同一方式填满空间的高应力氢键构架看作水的初始模型(水仿佛是巨大的三维分子)。 事实上单个水分子的构造已极精确地拟定了。水分子是由2 个氢原子和一种氧原子以共价键的形式构成的, 在水分子中有10 个电子(5 对) , 一对电子(内部的) 位于氧核附近, 其他的4 对电子(外部的) 中, 有两对位于氧核及其每一质子(2 个氢核) 之间, 为公用电子, 而此外两对电子为孤对电子, 指向四周体中与质子方向相反的顶端。正是这两对孤对
3、电子对分子间氢键的产生起着巨大的作用。氧的电负性较氢大, 因此OH键的极性很强, 由于这种极性, 使水分子之间有一种电性吸引力而形成缔合水分子。距离因素起着重要的作用: 在感应区, 电场的减小与距辐射源距离的平方成正比, 面磁场的减小则与其立方成正比。 氢键取决于离子力, 并由负电性原子所形成。氢键的基本是, 一种水分子中的氢与另一种水分子中的氧互相吸引, 也就是电子云向其她质子的位移, 同步也就把自己的质子推向相邻原子的电子云。键的强度随两个键原子负电性的增长而加强。静电组分和共价组分各自的奉献取决于原子间的距离。水中的长氢键 (0.28nm ) 重要具有静电性质, 其价键的奉献只占百分之几
4、。因此, 长氢键是较弱的键, 其能量为14. 2kJm ol 或20. 9kJm ol。氢键具有饱和特性在足够近的条件下, 每一种键中必然有两个定向的分子参与。 同相邻的分子建立成氢键之后, 这个氢键便很容易与其她氢键相结合。水是一种交错系统, 由于其中存在有氢键的链状构造。对水施加的任何作用, 都会接力式地传播到几千个原子距离之远。 氢键的存在赋予水以独特而易变的构造。水具有许多明显的反常性质, 都是由于水构造的特点以及其中氢键的发达性导致的。固体水(冰) 溶化时不象绝大多数物质那样膨胀, 而是收缩。因此, 变化水系统的构造及其中杂质的存在形态, 就可以调节其物理化学性质。 水流过强磁场后,
5、 受磁场作用, 使水分子缔合体分解成单分子或较小的缔合水分子, 水分子之间的电性吸引力减小, 提高了水的活性; 此外, 水分子受磁场作用其键角、键长均有变化, 键长加长, 键角增大, 水分子之间的吸引力减小, 增长了水的活性。有专家论证了磁场也许变化水分子的价角减少2以上。这导致分子偶极矩的增长和分子之间互相作用的变化以及其构造的增大。1.3.2水中总是具有溶解的和微观多相的杂质。 虽然是细心保存的极纯的水, 也会由于溶解看来是不可溶的容器壁而不久得到杂质。连蒸馏水都会被污染, 更不用说天然水了。 水中的杂质分为三大类: 以离子形式存在于水中的电解质、呈分子形式的非电解质、悬浮的固体微粒和气泡
6、。在现实的水中, 多种性质的超细颗粒的数量是很大的。例如, 一立方厘米的自来水中具有 2105 个颗粒, 蒸馏水中具有 1104 个颗粒, 尺寸为10- 6 10- 5cm。所有这些颗粒和气泡都带有电荷。 水中的杂质对水的构造从而也对其物理- 化学性质产生强烈的和各式各样的影响。天然水和蒸馏水除具有溶解物质之外, 还具有大量的微小气泡和超细的固体颗粒, 有氧化铁和含硅、钙的颗粒。在某些研究工作中表白, 正是这些颗粒对水系统的磁解决起了明显的作用。用巨大的磁铁矿颗粒进行的实验表白, 它们在磁场中的确是粘到了一起, 对水进行磁解决时发生铁磁性颗粒的磁化集聚, 从而使结晶过程加速。 溶于水中的气体,
7、 特别是氧, 及其从溶液中的逸出, 强烈地和多方面地影响水系统的磁化。水中总是具有超细气泡, 从水中将它们排出是极其困难的。超微观气泡, 它们带有相称数量的电荷, 而这些电荷又能与磁场互相作用。 有的文献提到, 在地球磁场中水通过单薄的机械作用和搅拌之后, 其性质会发生某些临时的变化。三次蒸馏水在机械搅拌状况下, 其比电导率和表面张力发生了周期性的变化。(水的电导率决定于离子的浓度和迁移率。虽然是纯水也有一定的电导率, 水的电导率为3. 8LSm , 而当水与空气中的二氧化碳接触时, 其电导率为80LSm。) 如果水受钢屏蔽的保护, 则这种效应不会浮现。也有研究发目前静水和动水中导电率会发生反
8、常的变化。由此可以觉得, 具有杂质(涉及气体杂质) 的水, 对多种物理作用品有“记忆力”。水的磁化率强烈地依赖于杂质的类型和浓度。因此, 作为磁解决对象的溶液, 其磁化率的大小和特性既取决于杂质离子和分子的性质, 又取决于它们与水及其互相之间键合的特性。 磁场同水系统的互相作用是复杂的、多边的、与水构造的变化及其水合能力等有关的过程。2磁化水对混凝土的影响2.1磁化设备 永磁设备: 永磁水系统磁化设备具有一定的长处和缺陷。长处是构造比较简朴, 不需要导线, 能在有爆炸危险的地点应用。这种设备的重要缺陷是对磁场强度不能进行操作调节。但是, 建造可以调节场强的设备原则上是也许的。 电磁设备: 在这
9、种类型的设备中, 电磁体可装在壳体里面或壳体外面(最佳装在外面)。这种设备的电磁体是一根钢轴, 上面有六个环形沟槽, 槽中装有用直径为0. 37mm 的导线制成的线圈。使用直流电。用硒整流器整流后电压为100V , 电流0. 5A , 磁场强度达20kAm。内壳中(连同电磁体) 布满变压器油。水以2m s的速度渡过七个磁场。这种设备的生产率为25m3 h。 有人曾实验室内用国产的可调电磁感应磁化器, 将自来水与之相连通生产磁化水, 用于混凝土实验。效果同样明显, 但产量低。2.2磁化水混凝土 实验的数据证明了在混凝土生产中, 水磁解决后的良好作用也许有很大稳定性。从胶体构造的形成是有益的这一假
10、说出发, 总能得到良好的成果。2.2.1磁化水对混凝土强度与水泥用量的影响 用磁化水调制混凝土可使其强度提高10 25% , 水泥消耗下降, 混凝土体的流动性增长。 在实验室中和在工业条件下(钢筋混凝土构件厂) 进行了研究, 成果表白混凝土的强度提高了1520% , 成果稳定性好。有研究人员发现, 强度甚至可以提高43% , 但是成果不稳定。有人用变化磁场强度的措施, 使混凝土的强度或则提高, 或则下降。如在工业条件下用磁化水调制矿中巷道充填用混凝土构件的实验,并将这一措施运用于工业中。混凝土的强度由3. 10 提高到3. 75M Pa (即提高20% ) , 可搬运性提高18%。这样可以容许
11、用减少水灰比的措施使强度进一步增长。与此同步, 填充体的固化速度也加快了, 得到所需控制强度的时间减少了一半。这种措施每立方米的水泥填充量可以减少50kg。 水的磁化(磁场与电场共用) 与增塑剂溶液(硫醇废液) 的磁化同步进行时可以得到最稳定的成果。这种综合活化作用可使通过28 天硬化的混凝土填充物的强度提高一倍。 由于水泥中矿物的溶解和水合而形成过饱和溶液, 这些矿物自发地弥散至胶体大小的颗粒, 形成触变的凝聚构造, 最后尚有晶体构造的发生、长大和强化。水的磁化对所有这些过程都要发生影响。由于磁化水活性增长, 它与水泥进行水化、水解作用时, 能使水分子比较容易地由水泥颗粒表面进入颗粒内部,
12、加强了水化水解作用, 并伴有新的矿物质产生, 增长了混凝土的致密性、均匀性, 从而提高了混凝土的强度。 通过对磁化水混凝土的微观构造变化进行观测分析, 它比一般混凝土有几方面得到改善: 构造致密、均匀, 孔隙少而小; 石子与砂浆结合紧密, 砂料与砂浆界面模糊; 断面较平整、均匀。显然这些对构造的改善, 无疑会提高混凝土的强度。 使用同种集料、相似配合比的材料, 进行交叉对比强度实验, 成果如(表2)。 通过实验得出: 磁场强度和水流量的变化都会对混凝土的强度产生影响, 当磁场强度为270M T, 水流量在1500L/H 时, 混凝土强度最高, 较一般水拌制的混凝土强度提高24. 91%。对磁化
13、水对水泥用量的影响研究, 下表3 列出了工业应用成果。混凝土用水泥量实验, 做C25 和C30 两种强度级别各4 组。一般水混凝土配合比是:C25 水泥: 砂: 碎石: 水= 1: 2. 02: 3. 67: 0. 55;C30 水泥: 砂: 碎石: 水= 1: 1. 49: 3. 49: 0. 48。磁化水混凝土配合比中, 水泥分别减少5%、7%、9%、11% , 砂、石、水用量相应调节。磁化水的磁场强度270M T、水流量1500LH。水泥用量各4 组对比实验成果如图示(图1)。可以看出, 当采用磁化水拌制混凝土节省水泥5% 9% 时混凝土与一般混凝土相比较其抗压强度均有不同限度的提高,
14、但当节省水泥11% 以上时其强度开始下降。 多方面的实践所得成果是: 混凝土的强度明显提高了(提高14 17% ) , 水泥的消耗减少了9 12% , 混凝土混合物的塑性提高了, 固化速度加快了。 应当指出, 被磁化的可以是脱气的水。拌和用水在磁化迈进行真空解决, 以除去二氧化碳, 提高溶液被碳酸盐饱和的限度, 改善细晶发生的条件。自来水的除气可在真空箱中在7kPa 左右的压力下进行。磁场强度约为80kAm 。有实验成果表白, 一般水磁化后的极限剪切应力和压碎强度均有提高: 未经脱气时提高了27% , 脱气时提高了60%。只用提高温度或真空解决来使水脱气, 得不到这种效应。 国内有贵州工学院的
15、刘先生在1982 年文章中说: 最佳效果是增强33%。近来有家生产的磁水器在实际工程中效果是节省水泥15% 时, 混凝土强度仍比对照组高30%。2.2.2磁化水对混凝土的其她性质的影响 在工业条件下的实验成果表白, 磁化水混凝土的透气率下降了。调和水的磁化使工程用混凝土的水灰比得以减少, 改善了构造(收缩孔隙和毛细管孔隙的体积减小了) , 这样就减小了混凝土的透水性。所有这些因素使混凝土的耐冷冻性大大提高(冷冻- 融化周期数增长了100 次)。当有增塑剂和吸水添加物存在时, 同样可以观测到上述效应。这些成果可以在生产条件下再现。 用磁化水调配时, 混凝土的耐冷冻性均有明显的提高。减少耗水量时得到的成果更好; 当有增塑剂和吸水添加物存在时, 同样可以观测到上述效应。这些成果可以在生产条件下再现。与混凝土增塑作用有关的某些实验。增塑作用取决于水泥胶结剂的性质。由于磁解决一方面
