.

Научно-производственное предприятие
«Композитные материалы и технологии»

Санкт-Петербург

Новые технологии в производстве строительных материалов

Ускорение твердения бетона электромагнитными полями малой мощности – система ЭМАТРА

Ю.А. Никонов, В.И. Герасимов, И. П. Рохликов

Система электромагнитной активации ЭМАТРА ускоряет процесс твердения бетона воздействием электромагнитных полей малой мощности и одновременно улучшает прочностные характеристики и качество бетонных изделий; снижает потребление энергоресурсов за счет сокращения времени на их тепловлажностную обработку. Система прошла испытания в лабораторных условиях и апробацию в 2003-2005гг. на предприятиях по производству бетонных изделий в Ленинградской области в городах Гатчина, Сертолово, Тосно. Применение системы при производстве бетонных изделий из бетона марок 200 - 400, независимо от марки цемента и от завода поставщика, обеспечивает увеличение прочности, в сравнении с контрольными образцами, не менее чем на 30% при достижении сдаточной прочности (75% от проектной), что дает возможность сократить время изотермической выдержки при пропаривании изделий на 30-40%.

Наиболее продолжительным и энергоемким этапом технологии производства бетонных изделий является их тепловая обработка, то есть твердение бетона до достижения требуемой прочности. Для сокращения времени твердения, этот процесс активируют, используя различные технологические приемы и способы.

Обследование поверхности бетонных изделий показало, что при сокращении времени предварительной выдержки и при всех режимах нагрева, отсутствуют поверхностные дефекты, обычно наблюдаемые при нарушениях режима тепловлажностной обработки: вспучивание и осыпание отдельных участков поверхности и трещины, в том числе и волосяные. Это означает, что электромагнитное воздействие обеспечивает образование менее напряженной структуры цементного камня и дает возможность дополнительно сократить технологический цикл изготовления изделий.

Кинетика твердения бетона В20-В40

Рис 1. Кинетика твердения бетона В20-В40

Кинетика твердения бетона В20-В40 под электромагнитным воздействием и с добавкой МСФ

Рис 2. Кинетика твердения бетона В20-В40 под электромагнитным воздействием и с добавкой МСФ

Сравнение эффективности применения системы ЭМАТРА и химической добавки МСФ показало их полное совпадение по скорости набора прочности (рис. 2).

Электромагнитное воздействие на раствор цемента только на стадии схватывания существенно влияет на формирование макроструктуры цементного камня, приводя к повышению его плотности за счет уменьшения интегрального объема микропор в среднем в 1,2 раза и суммарной удельной поверхности мезопор в 4 раза.

Система ЭМАТРА значительно улучшает и качество бетонных изделий:

Испытания, при практически постоянной температуре 11оС в заводских условиях, показали, что разница в прочности обработанного и контрольного изделий, достигнутая на третьи сутки, когда была прекращена электромагнитная обработка, составила 20% (60% и 40% соответственно). К окончанию испытаний, продолжавшихся 1,5 месяца, разница в достигнутой прочности не изменилась. Приведенные результаты свидетельствуют о том, что ускорение твердения на ранней стадии гидратации электромагнитным воздействием не приводит к снижению поздней прочности.

Снижение пористости цементного камня, в свою очередь, ведет к повышению морозоустойчивости бетона. Многократное замораживание и оттаивание образцов, согласно принятой методике (ГОСТ 10060.2-9 , показало, что среднее значение потери прочности контрольных образцов (без электромагнитной обработки) составляет 2%. В образцах подвергнутых электромагнитной обработке потери прочности не обнаружено. Действующие заводские технологии для удовлетворения повышенным требованиям по морозоустойчивости требуют увеличения продолжительности предварительной выдержки до 5 – 8 часов.

Технические характеристики системы

Система ЭМАТРА представляет собой малогабаритный генератор высокочастотных импульсов, обеспечивающий ускорение твердения в объеме не менее 20 м бетонной смеси.

- потребляемая мощность – не более 25 Вт;

- номинальное напряжение питания – частотой 50 Гц 220 В ±20%;

- габаритные размеры – 310х390х130 мм;

- температурные условия эксплуатации – -40 +40 оС;

- масса – 6 кг.

Опыт применения системы ЭМАТРА на тосненском заводе стройдеталей показал ее высокую производственную и экономическую эффективность: технологический цикл производства бетонных изделий сократился на 24%; на 37% уменьшилось потребление энергоресурсов; на 7,8% повысилась рентабельность производства 1м3 ЖБИ; экономический эффект в 2 раза превысил затраты на внедрение системы.

Система готова к внедрению. Она удачно сочетается с действующими технологиями, проста и надежна в эксплуатации, удовлетворяет экологическим требованиям. Меры безопасности соответствуют требованиям, применяемым при работе с радиотехническими приборами общего назначения.