磁化水对混凝土性能的影响解析

刘秋霞 王振兴

摘要：在土木工程中，混凝土是用途范围最广、用量最大的建筑材料之一。从上世纪开始混凝土性能的提高一直是广大建筑工程工作者致力于研究的问题。采用磁化水拌制混凝土作为改善混凝土性能的一个研究方向，加入后可明显改善混凝土性能。本文对加入磁化水后，混凝土的工作性能、力学强度及耐久性等方面的变化进行解析，希望可以使技术人员对磁化水在混凝土应用方面有所了解，实现混凝土生产过程中的降本增效。

关键词：混凝土性能；磁化水；磁化水混凝土

1.前言

被磁场磁化了的水俗称磁化水。让普通水以一定流速，沿着与磁力线垂直的方向切割，通过一定强度的磁场，普通水就会变成磁化水。我国研究人员上世纪八十年代开始着手磁化水加入混凝土中的应用研究，从研究应用情况看，加入后取得的效果还是令人满意的。但是由于磁化过程中不同参数，如磁化强度、水流量、混凝土配比等，磁化水对混凝土性能的影响有着很大的差别。因此对磁化水混凝土技术进行分析对其应用推广有很重要的指导意义。

2. 磁化水作用机理

目前，磁化水用于改善混凝土的性能方面，在国内外都进行了广泛的研究和应用。虽然研究人员一直在探索水的磁化机理和磁化水的作用机理，但截至今日，人们对水的磁化机理和磁化水的作用机理停留在假说阶段，没有公认的理论基础。

磁化水研究的主要假说是：在水分子中，氢原子和氧原子之间以共价键连接，三个原子核以氢核为底、氧核为顶呈等腰三角形的方式排列，每个水分子可以和相邻的四个水分子形成个氢键。拌合混凝土用水，一般的情况下温度较低，在常温下℃的水溶液中，水分子之间氢键的作用是很强的，因此活性较弱，通过破坏氢键达到活化水分子的目的。

磁化水在混凝土中作用机理，有专家提出磁场会影响胶体界面相互作用、水分子排列方式、水分子团的尺寸和氢氧离子的性质等，而这些性能的改变都会对混凝土的性能产生影响。

3. 磁化水对混凝土工作性能的影响

中铁十九局秦敬爱通过研究得出以下结果：在不同的磁化条件下，磁化水对混凝土性能的影响是不同的。在研究磁化水的过程中发现，在磁化普通水的过程中，存在一个最佳参数即磁场强度和水流速度会影响磁化效果。由于试验条件、试验设备的不同以及试验者所采用的水泥质量也有差异，所以最佳参数还需要进一步研究。可以肯定的是，只有合适的磁化条件才能使混凝土性能朝着有利于的方向发展。

当含有一定量电解质的水溶液流经磁场时，水分子团尺寸受到了影响，成为小尺寸的水分组团。其活性的提高，导致拌合过程中，固相在其中的溶解度、分散度提高，使得微细的水泥颗粒均匀地分散在介质中，形成均匀的水泥浆。水泥浆填充骨料间的空隙，并包裹和润滑骨料表面，以使混凝土拌合物有较好的流动性。

4. 磁化水对混凝土力学性能的影响

国外研究表明的研究，与普通混凝土相比，用磁化水搅拌混凝土，其强度一般可提高10 %～25 %，有的甚至可以提高到40 %。当然不同的试验所得到的试验结果也不尽相同。

河南理工大学李志鹏研究了磁化水对混凝土强度的影响，主要研究借助XRD和SEM等测试手段，结果表明采用磁化水拌制的混凝土强度均有一定提高，寻其原因，矿物相方面主要是由于磁化水对水泥的水化比较彻底，产生的水化物凝胶CaO（OH）2晶体、水化硫铝酸钙晶体较多， 水泥混凝土强度提高；微观结构方面磁化水拌制的混凝土较普通混凝土结构致密、断面均一、平整、砂粒与砂浆界线模糊、石子与砂浆的结合紧密。

5. 磁化水对混凝土耐久性的影响

磁化水混凝土能较好的改善混凝土的抗渗透性能、体积稳定性和抵抗冻融循环能力，从而在整体上提高了混凝土的耐久性能。

5.1 磁化水对混凝土抗渗性的影响

河南理工大学王一新研究了磁化水对不同配合比的混凝土抗渗性能的影响，结果表明：磁化水可以提高混凝土的抗渗性能，但是当水被磁化的程度较小时，磁化水拌制的混凝土的抗渗性能提高幅度不太显著.

5.2 磁化水对混凝土收缩性能的影响

磁化处理后，混凝土的后期收缩比普通混凝土有明显降低，这可能是由于磁化处理使得水分子的活性增加，也就增加了胶凝材料和水的反应速度，磁化水混凝土的水合程度比普通混凝土高，有助于混凝土的结构更为致密。硬化后磁化水混凝土总孔隙率随龄期增长下降的程度较普通混凝土大，各龄期的大孔、毛细孔减少，凝胶孔数量也有所降低[8]，对混凝土体积稳定性产生了有益的影响。

5.3 磁化水对混凝土抗冻性能的影响

前苏联Ю·и·希尔洛维曾进行了磁化水对混凝土抗冻性能的影响研究。通過研究认为磁化水可以降低水灰比， 改变混凝土的结构，减少混凝土的收缩孔隙，能降低混凝土的透水性，大大提高它的抗冻性。

大连理工大学赵善宇将磁化水对混凝土性能影响进行了系统研究，他的研究表明：和普通自来水拌合的混凝土相比，掺加磁化水的混凝土具有较好的抗冻性。其原因主要是由于磁化水活性较高，导致混凝土的孔径较小，冰点较低，渗透性较低。在进行冻融循环时，在形成的水泥石孔洞当中，水的结构状态要么是水尚未结冰，要么因饱水程度低而结冰量少，水压力很小，这导致了磁处理的混凝土抗冻融性能明显优于普通混凝土。

6.总结

综上所述，磁化水拌制的混凝土较普通混凝土无论在工作性能、力学性能上，还是在耐久性能上均得到较大的提高。磁化水混凝土技作为一项很有发展前景的技术，可以与一些混凝土新技术相结合发挥它更大的作用。

参考文献：

[1] 秦敬爱.浅论磁化水混凝土技术的开发和应用[J].铁道建筑. 2009（09）.

[2] 吴忠，秦本东，罗运军.磁化水对混凝土强度的影响及其作用机理试验研究[J].建井技术.2002年2月：第25卷第1期.

[3] 王一新，王有凯.磁化水改善混凝土抗渗性能试验研究[J].河南理工大学学报（自然科学版），2012年10月：第31卷第5期.

[4] 赵善宇，王立久.磁化水混凝土耐久性研究[J].混凝土，2006 年第7 期（总第201期）.

[5] Nan Su，CheaFang Wu. Effect of magnetic field treated water on mortar and concrete containing fly ash [J].Cement and Concrete Composites， 2003，（25）：681-688.