Сонохимия водно-цементных систем

Abstract

Ультразвуковая обработка водно - цементных смесей - хорошо известный, но недооценѐнный метод улучшения свойств бетонов. Низкоэнергетический характер ультразвукового воздействия отнюдь не означает столь же низкую эффективность этого воздействия. Разнообразные и притом весьма нетривиальные сонохимические эффекты обусловлены тем, что ультразвуковое воздействие изменяет не энергию, а химическую эксергию реакционной смеси. Ультразвуковая обработка природной воды изменяет еѐ карбонатное равновесие. Вследствие этого кристаллизация солей жѐсткости в воде приобретает бифуркационный характер, поскольку результат обработки непосредственно определяется условиями газообмена между обрабатываемой водой и атмосферным воздухом (обработка в открытом либо в закрытом объѐме). Положительный технический результат ультразвуковой обработки водно - цементных смесей обеспечивается за счѐт фундаментальных сонохимических эффектов, улучшающих гидратацию клинкерных минералов в обработанной воде затворения. Важное практическое значение имеет то обстоятельство, что смена условий газообмена воды затворения и / или водно - цементных смесей при осуществлении ультразвуковой обработки позволяет предсказуемо изменять эксплуатационные характеристики цементного камня. Особое внимание уделено применению ультразвуковой обработки для предотвращения коррозии арматурной стали и для осуществления возможности создания инновационных самовосстанавливающихся бетонов.

Mechanical comminution is widely utilized to enhance the pozzolanic activity of cementitious materials by grinding them into ultrafine powders. As a result of such practice being customary ultrasonic processing for water - cement systems is usually perceived as an advanced technology to deagglomerate and disperse materials. On the contrary, the real effects of ultrasonic treatment of water - cement systems are quite nontrivial and even bifurcative.First of all, ultrasonic treatment of water can suppress scale formation by making the scale being formed to stay loosely suspended in the water rather than tightly adhere to the surfaces of pipes and tanks. Correspondingly, ultrasonic control of carbonate balance strongly affects the properties of tempering water. Secondly, processing the water - cement mixture with ultrasound enables to control the structure - forming processes in it, namely, to increase the dissolution rate of pozzolans, to accelerate the pozzolanic reaction rate and to amplify the strength of concrete in the end. Effects of ultrasonic frequency, acoustic intensity and treating time have been evaluated.