磁化水的理化性

1、1磁化水的理化性1.1 磁化水的產(chǎn)生早在20世紀(jì)70年代，國外研究機(jī)構(gòu)通過試驗(yàn)的方法發(fā)現(xiàn)，水和水系統(tǒng) 是最難研究的對(duì)象。它們屬于所謂的開放系統(tǒng)，不僅與外部介質(zhì)交換能量，而且 也交換物質(zhì)。同時(shí)，水系統(tǒng)又是雜亂的系統(tǒng)，在水中，特別是在天然水和技術(shù)水 中，總是存在著超細(xì)的固體顆粒和氣泡。這是一種微觀多相 （膠質(zhì)）系統(tǒng)。各種 物理作用磁、聲、電、熱、除氣等等，可使水系統(tǒng)顯著活化。水流通過磁場(chǎng)力切割磁力線，水即被磁化，被磁化的水稱為磁化水。由此 可見磁化水的生產(chǎn)十分簡便。表1及利敷榔檢詞項(xiàng)目普通水破化水分子表面張力!9, 22電導(dǎo)率（怵Zm）660653我離子5從）707 55總堿度M/t）1 001

2、15總硬度觸4 505 001.2 普通水和磁化水物理、化學(xué)性質(zhì)測(cè)試由于磁化水與普通水在視覺和感官上無任何差異，為了探討磁化水的作用 機(jī)理，對(duì)普能水與磁化水進(jìn)行物理、化學(xué)性質(zhì)對(duì)比測(cè)試，結(jié)果見表1。從表1中可以看出磁化水與普通水在上述幾個(gè)方面均有差異。1.3 磁化機(jī)理的分析1.3.1 通常我們把無序的、具有缺陷的、以同一方式填滿空間的高應(yīng)力氫鍵構(gòu)架看作水的初始模型（水好像是巨大的三維分子）。實(shí)際上單個(gè)水分子的結(jié)構(gòu)已極準(zhǔn)確地確定了。 水分子是由2個(gè)氫原子和一 個(gè)氧原子以共價(jià)鍵的形式組成的，在水分子中有10個(gè)電子（5對(duì)）,一對(duì)電子 （內(nèi)部的）位于氧核附近，其余的4對(duì)電子（外部的）中，有兩對(duì)位于氧核及

3、其 每一質(zhì)子（2個(gè)氫核）之間，為公用電子，而另外兩對(duì)電子為孤對(duì)電子，指向四 面體中與質(zhì)子方向相反的頂端。正是這兩對(duì)孤對(duì)電子對(duì)分子間氫鍵的產(chǎn)生起著巨大的作用。氧的電負(fù)性較氫大, 因此 OH 鍵的極性很強(qiáng), 由于這種極性, 使水分子之間有一種電性吸引力而形成締合水分子。距離因素起著重要的作用: 在感應(yīng)區(qū) , 電場(chǎng)的減小與距輻射源距離的平方成正比, 面磁場(chǎng)的減小則與其立方成正比。氫鍵取決于離子力, 并由負(fù)電性原子所形成。氫鍵的基礎(chǔ)是, 一個(gè)水分子中的氫與另一個(gè)水分子中的氧相互吸引, 也就是電子云向其他質(zhì)子的位移, 同時(shí)也就把自己的質(zhì)子推向相鄰原子的電子云。鍵的強(qiáng)度隨兩個(gè)鍵原子負(fù)電性的增加而加強(qiáng)。靜電

4、組分和共價(jià)組分各自的貢獻(xiàn)取決于原子間的距離。水中的長氫鍵(0.28nm ) 主要具有靜電性質(zhì), 其價(jià)鍵的貢獻(xiàn)只占百分之幾。因此, 長氫鍵是較弱的鍵, 其能量為14. 2kJ? m ol 或 20. 9kJ? m ol 。氫鍵具有飽和特性在足夠近的條件下, 每一個(gè)鍵中必定有兩個(gè)定向的分子參加。同相鄰的分子建立成氫鍵之后, 這個(gè)氫鍵便很容易與其他氫鍵相結(jié)合。水是一個(gè)交錯(cuò)系統(tǒng), 由于其中存在有氫鍵的鏈狀構(gòu)造。對(duì)水施加的任何作用, 都會(huì)接力式地傳播到幾千個(gè)原子距離之遠(yuǎn)。氫鍵的存在賦予水以獨(dú)特而易變的結(jié)構(gòu)。水具有許多明顯的反常性質(zhì), 都是由于水結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及其中氫鍵的發(fā)達(dá)性造成的。固體水( 冰 ) 溶化

5、時(shí)不象絕大多數(shù)物質(zhì)那樣膨脹, 而是收縮。因此 , 改變水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其中雜質(zhì)的存在形態(tài) , 就可以調(diào)整其物理化學(xué)性質(zhì)。水流過強(qiáng)磁場(chǎng)后, 受磁場(chǎng)作用, 使水分子締合體分解成單分子或較小的締合水分子, 水分子之間的電性吸引力減小, 提高了水的活性; 另外 , 水分子受磁場(chǎng)作用其鍵角、鍵長均有變化, 鍵長加長 , 鍵角增大, 水分子之間的吸引力減小,增加了水的活性。有專家論證了磁場(chǎng)可能改變水分子的價(jià)角減少2° 以上。這導(dǎo)致分子偶極矩的增加和分子之間相互作用的變化以及其結(jié)構(gòu)的增大。1.3.2 水中總是含有溶解的和微觀多相的雜質(zhì)。即使是細(xì)心保存的極純的水, 也會(huì)由于溶解看來是不可溶的容器壁而很

6、快得到雜質(zhì)。連蒸餾水都會(huì)被污染, 更不用說天然水了。水中的雜質(zhì)分為三大類: 以離子形式存在于水中的電解質(zhì)、呈分子形式的非電解質(zhì)、懸浮的固體微粒和氣泡。在現(xiàn)實(shí)的水中, 各種性質(zhì)的超細(xì)顆粒的數(shù)量是很大的。例如，一立方厘米的自來水中含有 弋2X105個(gè)顆粒，蒸儲(chǔ)水中含有 1 X 104個(gè)顆粒，尺寸為10- 610- 5cm 。所有這些顆粒和氣泡都帶有電 荷。水中的雜質(zhì)對(duì)水的結(jié)構(gòu)從而也對(duì)其物理- 化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的和各式各樣的影響。 天然水和蒸餾水除含有溶解物質(zhì)之外, 還含有大量的微小氣泡和超細(xì)的固體顆粒, 有氧化鐵和含硅、鈣的顆粒。在某些研究工作中表明, 正是這些顆粒對(duì)水系統(tǒng)的磁處理起了明顯的作用。

7、用巨大的磁鐵礦顆粒進(jìn)行的試驗(yàn)表明, 它們?cè)诖艌?chǎng)中確實(shí)是粘到了一起, 對(duì)水進(jìn)行磁處理時(shí)發(fā)生鐵磁性顆粒的磁化集聚,從而使結(jié)晶過程加速。溶于水中的氣體, 特別是氧 , 及其從溶液中的逸出, 強(qiáng)烈地和多方面地影響水系統(tǒng)的磁化。水中總是含有超細(xì)氣泡, 從水中將它們排出是極其困難的。超微觀氣泡, 它們帶有相當(dāng)數(shù)量的電荷, 而這些電荷又能與磁場(chǎng)相互作用。有的文獻(xiàn)提到, 在地球磁場(chǎng)中水經(jīng)過微弱的機(jī)械作用和攪拌之后, 其性質(zhì)會(huì)發(fā)生某些暫時(shí)的變化。三次蒸餾水在機(jī)械攪拌情況下, 其比電導(dǎo)率和表面張力發(fā)生了周期性的變化。（ 水的電導(dǎo)率決定于離子的濃度和遷移率。即使是純水也有一定的電導(dǎo)率, 水的電導(dǎo)率為3. 8LS?

8、m , 而當(dāng)水與空氣中的二氧化碳接觸時(shí) , 其電導(dǎo)率為80LS? m 。 ） 如果水受鋼屏蔽的保護(hù), 則這種效應(yīng)不會(huì)出現(xiàn)。也有研究發(fā)現(xiàn)在靜水和動(dòng)水中導(dǎo)電率會(huì)發(fā)生反常的變化。由此可以認(rèn)為, 含有雜質(zhì)（ 包括氣體雜質(zhì)） 的水 , 對(duì)各種物理作用具有“記憶力 ”。水的磁化率強(qiáng)烈地依賴于雜質(zhì)的類型和濃度。因此 , 作為磁處理對(duì)象的溶液, 其磁化率的大小和特性既取決于雜質(zhì)離子和分子的性質(zhì), 又取決于它們與水及其相互之間鍵合的特性。磁場(chǎng)同水系統(tǒng)的相互作用是復(fù)雜的、多邊的、與水結(jié)構(gòu)的變化及其水合能力等有關(guān)的過程。2 磁化水對(duì)混凝土的影響2.1 磁化設(shè)備永磁設(shè)備: 永磁水系統(tǒng)磁化設(shè)備具有一定的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)

9、是結(jié)構(gòu)比較簡單 , 不需要導(dǎo)線, 能在有爆炸危險(xiǎn)的地點(diǎn)應(yīng)用。這種設(shè)備的主要缺點(diǎn)是對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度不能進(jìn)行操作調(diào)節(jié)。不過, 建造能夠調(diào)節(jié)場(chǎng)強(qiáng)的設(shè)備原則上是可能的。電磁設(shè)備: 在這種類型的設(shè)備中, 電磁體可裝在殼體里面或殼體外面（最好裝在外面）。這種設(shè)備的電磁體是一根鋼軸, 上面有六個(gè)環(huán)形溝槽, 槽中裝有用直徑為0. 37mm 的導(dǎo)線制成的線圈。使用直流電。用硒整流器整流后電壓為 100V , 電流 0. 5A , 磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)20kA? m 。內(nèi)殼中 （連同電磁體） 充滿變壓器油。水以2m ? s 的速度渡過七個(gè)磁場(chǎng)。這種設(shè)備的生產(chǎn)率為25m3? h 。有人曾實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用國產(chǎn)的可調(diào)電磁感應(yīng)磁化器, 將自來

10、水與之相連通生產(chǎn)磁化水 , 用于混凝土實(shí)驗(yàn)。效果同樣明顯, 但產(chǎn)量低。2.2 磁化水混凝土實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)證實(shí)了在混凝土生產(chǎn)中, 水磁處理后的良好作用可能有很大穩(wěn)定性。從膠體結(jié)構(gòu)的形成是有益的這一假說出發(fā), 總能得到良好的結(jié)果。2.2.1 磁化水對(duì)混凝土強(qiáng)度與水泥用量的影響用磁化水調(diào)制混凝土可使其強(qiáng)度提高1025% ,水泥消耗下降，混凝土體的流動(dòng)性增加。在試驗(yàn)室中和在工業(yè)條件下（鋼筋混凝土構(gòu)件廠）進(jìn)行了研究，結(jié)果表明 混凝土的強(qiáng)度提高了 1520% ,結(jié)果穩(wěn)定性好。有研究人員發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)度甚至可 以提高43% ,但是結(jié)果不穩(wěn)定。有人用改變磁場(chǎng)強(qiáng)度的方法，使混凝土的強(qiáng)度 或則提高，或則下降。如在工業(yè)條件下

11、用磁化水調(diào)制礦中巷道充填用混凝土構(gòu)件 的試驗(yàn)，并將這一方法運(yùn)用于工業(yè)中?；炷恋膹?qiáng)度由 3. 10提高到3. 75M Pa （即提高20% ）, 可搬運(yùn)性提高18% 。這樣可以允許用減少水灰比的方法使強(qiáng) 度進(jìn)一步增加。與此同時(shí)，填充體的固化速度也加快了，得到所需控制強(qiáng)度的時(shí) 間減少了一半。這種方法每立方米的水泥填充量可以減少50kg。水的磁化（磁場(chǎng)與電場(chǎng)共用）與增塑劑溶液（硫醇廢液）的磁化同時(shí)進(jìn)行時(shí) 可以得到最穩(wěn)定的結(jié)果。這種綜合活化作用可使經(jīng)過28天硬化的混凝土填充物 的強(qiáng)度提高一倍。由于水泥中礦物的溶解和水合而形成過飽和溶液 ，這些礦物自發(fā)地彌散至 膠體大小的顆粒，形成觸變的凝聚結(jié)構(gòu)，最后

12、還有晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)生、長大和強(qiáng) 化。水的磁化對(duì)所有這些過程都要發(fā)生影響。 由于磁化水活性增加，它與水泥進(jìn) 行水化、水解作用時(shí)，能使水分子比較容易地由水泥顆粒表面進(jìn)入顆粒內(nèi)部，加強(qiáng)了水化水解作用，并伴有新的礦物質(zhì)產(chǎn)生，增加了混凝土的致密性、均勻性， 從而提高了混凝土的強(qiáng)度。通過對(duì)磁化水混凝土的微觀結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行觀察分析 ，它比普通混凝土有幾 方面得到改善：結(jié)構(gòu)致密、均勻，孔隙少而?。皇优c砂漿結(jié)合緊密，砂料與砂 漿界面模糊；斷面較平整、均勻。顯然這些對(duì)結(jié)構(gòu)的改善，無疑會(huì)提高混凝土的 強(qiáng)度。使用同種集料、相同配合比的材料，進(jìn)行交叉對(duì)比強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果如（表 2）。4若目水甘翻意工拱度用化水“制流H 1都

13、憧（MY上壇送瘦©LT）水灌吊工M9001300J5001900通it2m如MH JJ31鰭IM 8724032 S36 Q*36防l?. M270尹J?n 7?兇$0乳0” 44JI 73At>通過試驗(yàn)得出：磁場(chǎng)強(qiáng)度和水流量的變化都會(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生影響 ， 當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為270M T,水流量在1500L/H 時(shí)，混凝土強(qiáng)度最高，較普通水拌 制的混凝土強(qiáng)度提高24. 91% 。對(duì)磁化水對(duì)水泥用量的影響研究，下表3列出了工業(yè)應(yīng)用結(jié)果。表*惻外住工業(yè)條件下疏化水對(duì)水泥消耗的珍的也陽疏化水制造的混艇上鐵員皿31h混衽土的平均水無消耗住D水泥節(jié)有早（0莒通水困化術(shù)1SW1男J22 0

14、235 7對(duì)662S535dUMoM7 62B3113Ml”an o“a«男曲“川3箝Q3第5TJ73刖S3414*7QJQT 4端321SM4(7669345 057014347349. 0m 1紀(jì)0g11W7147 7J2S 7混凝土用水泥量實(shí)驗(yàn)，做C25和C30兩種強(qiáng)度等級(jí)各4組。普通水混凝土配 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，水泥分別減少5%、7%、9%、11% ,砂、石、水用 量相應(yīng)調(diào)整。磁化水的磁場(chǎng)強(qiáng)度 270M T、水流量1500L?

15、 H。水泥用量各4組 對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖示（圖1）。I就壓強(qiáng)反（MPa J67 89 19 11 12水泥節(jié)約，（%）圖1酷用水泥員對(duì)比實(shí)驗(yàn)第果可以看出，當(dāng)采用磁化水拌制混凝土節(jié)約水泥 5%9% 時(shí)混凝土與普通混凝 土相比較其抗壓強(qiáng)度均有不同程度的提高，但當(dāng)節(jié)約水泥11%以上時(shí)其強(qiáng)度 開始下降。多方面的實(shí)踐所得結(jié)果是：混凝土的強(qiáng)度顯著提高了（提高1417% ）, 水泥的消耗降低了 912% ,混凝土混合物的塑性提高了，固化速度加快了。應(yīng)當(dāng)指出，被磁化的可以是脫氣的水。拌和用水在磁化前進(jìn)行真空處理，以除去二氧化碳，提高溶液被碳酸鹽飽和的程度，改善細(xì)品發(fā)生的條件。自來水 的除氣可在真空箱中在7kPa

16、左右的壓力下進(jìn)行。磁場(chǎng)強(qiáng)度約為80kA? m 。有 試驗(yàn)結(jié)果表明，普通水磁化后的極限剪切應(yīng)力和壓碎強(qiáng)度均有提高：未經(jīng)脫氣 時(shí)提高了 27% ,脫氣時(shí)提高了 60%。只用提高溫度或真空處理來使水脫氣,得 不到這種效應(yīng)。國內(nèi)有貴州工學(xué)院的劉先生在1982年文章中說：最佳效果是增強(qiáng) 33% 。最近有家生產(chǎn)的磁水器在實(shí)際工程中效果是節(jié)約水泥15% 時(shí)，混凝土強(qiáng)度仍比對(duì)照組高30% 。2.2.2 磁化水對(duì)混凝土的其他性質(zhì)的影響在工業(yè)條件下的試驗(yàn)結(jié)果表明, 磁化水混凝土的透氣率下降了。調(diào)和水的磁化使工程用混凝土的水灰比得以減少, 改善了結(jié)構(gòu)（ 收縮孔隙和毛細(xì)管孔隙的體積減小了） , 這樣就減小了混凝土的透

17、水性。所有這些因素使混凝土的耐冷凍性大大提高（冷凍- 融化周期數(shù)增加了100 次 ）。當(dāng)有增塑劑和吸水添加物存在時(shí) , 同樣可以觀察到上述效應(yīng)。這些結(jié)果可以在生產(chǎn)條件下再現(xiàn)。用磁化水調(diào)配時(shí), 混凝土的耐冷凍性都有明顯的提高。減少耗水量時(shí)得到的結(jié)果更好; 當(dāng)有增塑劑和吸水添加物存在時(shí), 同樣可以觀察到上述效應(yīng)。這些結(jié)果可以在生產(chǎn)條件下再現(xiàn)。與混凝土增塑作用有關(guān)的一些試驗(yàn)。增塑作用取決于水泥膠結(jié)劑的性質(zhì)。因?yàn)榇盘幚硎紫纫獙?duì)膠結(jié)劑的性質(zhì)產(chǎn)生影響, 所以混凝土的增塑程度也就必定要首先發(fā)生變化。國外七十年代進(jìn)行的試驗(yàn)檢查確定, 使用磁化水會(huì)導(dǎo)致陶瓷混凝土振動(dòng)粘度的降低。在流動(dòng)的混合物中這一效應(yīng)未得到肯定。3 經(jīng)濟(jì)性使用磁化水調(diào)制混凝土所得到的實(shí)際的和潛在的總經(jīng)濟(jì)效益, 一時(shí)還難以計(jì)算。大體上可以認(rèn)為