Методическое пособие 765

Улучшение свойств цементно-песчаных смесей производят предварительной

активацией воды параметрами постоянного локального магнитного поля с помощью

различного рода пластинчатых оксидно-бариевых или других магнитов, а также

специальными устройствами для магнитной водоподготовки типа УПОВС-1 «Максмир»,

электроактивации воды АЭ-1,0/6 «Максимр» и др. [2-6].

Широкого внедрения технология изготовления растворов и бетонов на основе

активированной воды не получила до сих пор. По мнению многих исследователей, основная

причина этого – плохая воспроизводимость результатов и их несоответствие в отдельных

случаях требуемым параметрам [5,6,7].

Учитывая безусловную перспективность данного направления, нами произведены

исследования комплексного влияния параметров электромагнитного поля не только на воду,

но и на водные системы готовых смесей ЦТК.

Перспективность двухэтапной магнитной обработки воды и водных систем ЦТК

предполагалась на основе следующих предпосылок рабочей гипотезы:

1. Предварительная активация воды на первом этапе слабым локальным магнитным

полем улучшает структуру воды и изменяет ее свойства (жесткость, удельное электрическое

сопротивление и др.). При использования активированной воды улучшаются реологические

и прочностные свойства растворных смесей

и бетонов,

что подтверждается результатами

многих исследований [2-9].

2. Последующая обработка локальным магнитным полем готовых цементно-

тампонажных смесей на втором этапе должна создать в их водных системах дополнительный

электрический потенциал на формируемых поверхностях гидратных кластеров для

увеличения степени гидратации зерен цемента и улучшения структуры, а также прочностных

и реологических свойств ЦТК.

Оценка эффективности МЦТКМ производится, как правило, тремя характеристиками:

прочностными свойствами (прочность на сжатие и изгиб);

реологическими свойствами (расплыв конуса смеси, напряжение сдвига, структурная

вязкость);

магнитной восприимчивостью (объемной и удельной).

В данной статье авторы предлагают способ оценки магнитной восприимчивости

МЦТКМ по методу Квинке, на основе предварительных разработок, изложенных в работе[4].

При этом объемная магнитная восприимчивости смесей в экспериментальных исследований

определялась по формуле:

V

2

2 ,

(1)

0

где χV – объемная магнитная восприимчивость, м3/м3; Δh – разница высот менисков

тампонажной смеси в капиллярах лабораторной установки , м; ρ – плотность смеси, кг/м3; g

– ускорение свободного падения, м/с2; μ0 – магнитная постоянная, μ0 = 4π∙10-7 Гн/м; Н -

напряженность магнитного поля, А/м.

Результаты экспериментальных исследований цементно-водных тампонажных

смесей, приведенных на рисунке, позволили получить следующие математические

зависимости для определения их

объемной и

удельной магнитной

восприимчивости:

V

2

,

(2)

d

2

,

(3)

91

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Анализ, приведенных в статье результатов экспериментальных исследований (см.

рисунок), позволяет утверждать о том, что магнитная восприимчивость тампонажных смесей

в большей мере зависит от величины воздействия индукции внешнего магнитного поля. Что

касается плотности смеси, то этот параметр также оказывает некоторое воздействие на

объемную магнитную восприимчивость (см. рисунок). Поэтому с увеличением концентрации

тонкомолотого ферромагнитного наполнителя в тампонажных смесей их магнитная

восприимчивость будет увеличиваться.

а

4500

4390

4000

4146

м,3/м33

3902

V

3500

3658

2

нитнаямаг

3000

2814

2500

1435

Объемная восприимчивость

2658

2000

2491

1355

2341

1951

1275

1500

1195

1843

1000

1736

1098

1627

500

1037

97514

0

0,01

0,0125

0,015

0,0175

0,02

Индукция магнитного поля, В, Тл

смеси

кг/м3

То же, 1600 кгкг/м/м3

Плотность смеси1500

кг/м

То же, 1700 кгкг/м/м3

То же, 1800 кг/м3

б

магнитная смеси, ,

3

2,4388

d

2,5

2

2

1,5601

1,5

магнитная

кгм33/

1,0844

Удельная

1

0,797

0,6096

0,5

0

Удельная

восприимчивость

0,01

0,013

0,015 0,018

0,02

Индукция магнитного поля, ТЛ

Градиент подвижной фазы ВЭЖХ-МС/МС

Таблица 1

Время, мин

Скорость, мл/мин

Вода, об.%

Ацетонитрил, об. %

0,01

90

10

0,6

1,00

90

10

0,6

4,00

0

100

0,6

7,00

0

100

0,6

7,50

90

10

0,6

10,00

90

10

0,6

Результат анализа материалов

Таблица 2

№

Концентрация

Название модели

образца

бисфенола А (мг/кг)

1

Стакан «Viet-Nhat» № 01, Вьетнам

Следы

2

Пакет для еды «Freshness» BC0175, Вьетнам

Следы

3

Детская бутылочка «Farlin» TOP 848, Тайвань

5,5

4

Kоробка Pioneer PN3165L/2C-P3, Таиланд

Следы

5

Kоробка «Minh Cau» № 64988, Вьетнам

Следы*

6

Детская бутылочка «Zoo» HT04T0414, Вьетнам

10,2

*Следы: ниже С=0,05 мг/кг

1. Леонов А.Е., Хамитова И.А. Вредность бисфенола А. [Электронный ресурс]. Режим

доступа: http://www.scienceforum.ru/2014/711/5736. Проверено 12.09.2015.

2. Рудаков О.Б., Хорохордина Е.А., Чан Хай Данг, Бедарев А.А. Усовершенствование

способа концентрирования фенолов холодной жидкостной экстракцией для анализа методом

ТСХ и цифровой цветометрии // Научный вестник ВГАСУ. Серия: Физико-химические

проблемы и высокие технологии строительного материаловедения, № 8, 2014, С.106-113.

3. Билан К. Вездесущий бисфенол — персона нон грата [Электронный ресурс]. Режим

доступа: http://www.epochtimes.ru/content/view/41800/7/. Проверено 12.09.2015.

4. Maroto A., Kissingou P., Diascorn A., Benmansour B. Direct laser photo-induced

fluorescence determination of bisphenol A // Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2011. Vol.

401. Is. 9. рр. 3011–3017.

5. Dupuis A., Migeot V., Cariot A., Albouy-Llaty M., Rabouan S. Quantification of bisphenol

A, 353-nonylphenol and their chlorinated derivatives in drinking water treatment plants //

Environmental Science and Pollution Research. 2012, Vol. 19, Is.9,

pp. 4193-4205.

6. Jinhua Li, Xingliang Song Dispersive liquid-liquid microextraction coupled with in situ

derivatization for determination of bisphenol A in water samples by gas chromatography-mass

spectrometry // Scientific Journal of Environment Pollution and Protection. Oct. 2013, Volume 2,

Is. 4, рр. 50-58.

Zou Y., Zhang H. Kinetic migration studies of bisphenol-A-related compounds

7. Lin N.,

from can coatings into food simulant and oily foods // European Food Research and Technology.

2013, Vol. 237, Is.11. рр.1009–1019.

8. Vela-Soria F., Ballesteros O., Zafra-Gómez A., Ballesteros L., Navalón A. UHPLC–MS/MS

method for the determination of bisphenol A and its chlorinated derivatives, bisphenol S, parabens,

and benzophenones in human urine samples // Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2014,

Vol.406. Is.8, рр. 3773–3785.

Valenzuela X.,

Guarda A., Galotto M. J. Experimental and

9. Torres

A., Ramirez C.,

theoretical study of bisphenol A migration from polycarbonate into regulated EU food simulant //

European Food Research and Technology. 2015, Vol. 240, Is.8. рр. 335–343.

10.

Губернский Ю.Д.,

Калинина Н.В. Гигиеническая

характеристика химических

факторов риска в условиях жилой среды // Гигиена и санитария. 2001. № 4. С. 21-24.

11.

Шварцрльмюллер

Э., Бругер Х. Аспекты влияния

упаковки для напитков на

здоровье / Информация об экологической политике № 185. [Электронный ресурс].

http://barley-malt.ru/wp-content/uploads/2014/03/yssledovanye-pyet_avstryja.pdf. Вена, 2011 г. 73

с. Проверено 21.09.2015

________________________________________________________________________________________________

Чан Хай Данг - аспирант кафедры химии Воронежского ГАСУ. E-mail: trandang299@gmail.com.

Хорохордина Елена Алексеевна

‒

к.х.н., доцент

кафедры

химии

Воронежского ГАСУ.

E-mail: chorochordina@mail.ru.

д.х.н,

профессор, заведующий

кафедрой химии Воронежского ГАСУ.

Рудаков

Олег

Борисович –

E-mail: robi57@mail.ru.

Эффективным является исследование огнестойкости элементов строительных

конструкций на образцах уменьшенных размеров или моделях. Это существенно упрощает

оборудование экспериментальных установок и процесс исследования прогрева и

огнестойкости конструкций. Во ВНИИПО такие исследования проводятся уже много лет,

что подтверждает их практическую значимость. На образцах уменьшенных размеров можно

исследовать огнезащитную эффективность вспучивающихся огнезащитных композиций,

теплофизические характеристики материалов и их зависимость от температуры, влияние

влажности на огнестойкость материалов, их склонность к взрывообразному разрушению и

целый ряд других факторов.

Лабораторные установки с электрическим источником тепловой энергии просты в

изготовлении и эксплуатации, малогабаритны, экономичны, легко автоматизируются, не

требуют больших материальных затрат и времени. При выборе установки, образцов для

экспериментальных исследований и условий проведения испытаний, прежде всего,

использовалась теория подобия и моделирования

В

[1], которая широко используется при

исследовании процессов

тепломассопереноса.

[1] отмечается, что для совпадения

модельных лабораторных экспериментов с натурными испытаниями, определяющими

безразмерными параметрами являются (для одномерной задачи)

= х/ δ;

= Т/ Т0; F0 = аτ / δ2; Bi = α δ/ λ; St = σ f δ Т03 / λ,

где: δ – толщина стенки; –

безразмерная температура;

Т0

– постоянная абсолютная величина начальной

Отмечается, что такое моделирование может быть экономически эффективным и в

отношении материала и в отношении времени. В работе отмечается, что моделирование

процессов прогрева элементов строительных конструкций в условиях огневого воздействия,

при изменении хотя бы одного исходного параметра приводит к значительным трудностям

технического и теоретического характера.

следует,

что наиболее простое решение

для

Из

представленных соображений

испытания элементов строительных конструкций на моделях состоит в том, чтобы в

исследуемой модели были сохранены:

характерные размеры конструктивного элемента,

материал из которого он выполнен, температурный режим в камере должен соответствовать

реальному температурному режиму, а

также,

чтобы,

выполнялись условия подобия

процесса теплообмена в натурном образце и модели. Для полного совпадения

температурных режимов процесса прогрева натурного образца и модели (образца

уменьшенного размера) необходимо, чтобы с физической точки зрения эти процессы

описывались не только одинаковыми дифференциальными уравнениями, но и чтобы строго

выполнялись граничные условия. Например, для исследования прогрева конструкций типа

неограниченной пластины, необходимо обеспечение одномерности теплового потока в

модели и соответствующих натурному образцу условий теплообмена на границах. При этом

граничные условия со стороны огневого воздействия выполняются нарастанием

температуры в камере по стандартному температурному режиму с соответствующим

коэффициентом теплоотдачи. С противоположной, огневому воздействию, стороны условие

свободной конвекции легко выполняется без применения каких-либо технических условий.

Для обеспечения одномерности теплового потока в модели (устранение тепловых потерь)

можно воспользоваться широко применяемым в теплотехнических исследованиях методом

компенсационных нагревателей. В некоторых случаях, например, для металлических

пластин,

одномерность теплового потока в модели выполняется, если отношение диаметра

пластины к толщине удовлетворяет условию d/δ = 14-28 [2].

лабораторная установка

с

С

учетом вышеизложенного,

была

разработана

электрическим нагревателем (рис. 1), которая предназначена для исследования прогрева

моделей металлических конструкций в виде плоских пластин размером 200х200 мм. Печь

представляет огневую камеру 1 с размером 200х200х180 мм. Футеровка камеры 2 выполнена

из корундового легковеса [3] толщиной 125 мм. С внешней стороны футеровка заключена в

металлическую оболочку 3; между футеровкой и оболочкой помещен листовой асбест 4.

Нагревателями являются последовательно соединенные стержни из карбида кремния,

позволяющие поднимать температуру в камере до 1400-1450

0С.