اولین تحقیقات و آزمایشات علمی در مورد كاربرد میدان‌های مغناطیسی در تولید بتن و بلوك‌های بتنی برای ساخت و ساز ابنیه‌‌های نظامی نظیر لنگرگاه‌های و فرودگاه‌های نظامی در سال 1964 در شوروی سابق آغاز شد
این تحقیقات به تدریج در مورد سایر زمینه‌‌های صنعت ساختمان انجام یافت و نتایج مثبتی به دست امد ادامه این آزمایشات باعث شد كه دید گاه دانشمندان امریكا و كشورهای دیگر در مورد استفاده از آب مغناطیسی در صنعت بتن تغیر كند
در سال 1993 دولت جماهیر شوروی آیین نامه‌ای تحت عنوان كاربرد میدان مغناطیسی در اقتصاد بین الملل منتشر كرد و صنعت ساختمان روسیه ملزم به استفاده از این تكنولوژی جدید در تولید بتن و سیمان شد
در سال 1998 مقاله‌ای تحت عنوان كاربرد آب القاء شده مغناطیسی در خواص فیزیكی و مكانیكی بتن تازه توسط آبدیس مگالهاس گمز انتشار یافت در این مقاله، نویسنده به مقایسه بتن تهیه شده با آب معمولی و مغناطیسی پرداخته و در پایان نتیجه گرفت كه آب مغناطیسی مقاومت فشاری و كششی بتن را تا 20% افزایش می‌دهد.تحقیقای از این نوع باعث شد نظرها به سمت تهیه وتولید دستگاها تولید آب مغناطیسی جلب شود هم اكنون دستگاه‌های مختلفی برای تولید آب مغناطیسی و كاربردهای ان در بتن در كشورهای مختلف جهان تولید میشود كه به بررسی طرز كار آنها می‌پردازیم
1-2 دستگاه تولید اب مغناطیسی
برای تهیه بتن مغناطیسی ابتدا باید اب مغناطیسی تهیه كرد برای این منظور از یک دستگاه كه دارای یک یا چند آهنربای دائمی و یا از یک یا چند سیم پیچ با هسته آهنی كه از این سیم پیچها جریان الكتریسیته می‌گذرد و موجب ایجاد میدان مغناطیسی میشود استفاده میگردد مزیت سیم پیچ‌های متصل به جریان این است كه در این حالت میتوان میدان مغناطیسی را تغییر داد و بهترین مقدار میدان را جهت بهبود خواص بتن پیدا كرد
شکل 1-1 استفاده از آهنربای دائمی و سیم پیچها برای ایجاد میدان مغناطیسی] 3[
میدان ایجاد شده در سیم پیچ به عوامل زیر بستگی دارد
تعداد دور سیم پیچ ( N )، شدت جریان عبوری از سیمها ( I )، طول سیم پیچ ( L )
با افزایش تعداد دور و شدت جریان و كاهش طول میتوان میدان مغناطیسی را افزایش داد
1-3 مبانی نظری تولید آب مغناطیسی
اصول كار بر مبنای بر همكنش میدان مغناطیسی و بار الكتریكی متحرك است به این صورت كه هرگاه یک ذره بار دار كه دارای بار مثبت یا منفی می‌باشد را از درون میدان مغناطیسی عبور دهیم طبق قانون دست راست امپر بر این ذره درون میدان یک نیروی عمود بر مسیر وارد میشود كه موجب تغیرات در سطح ذره باردار یا یونها میشود
اب عبوری از این دستگاه تحت انرژی مغناطیسی موجود در دستگاه قرار گرفته واین انرزی با تاثیر بر روی ذرات كلوئیدی و مولكول‌های كربنات كلسیم نمكها و سایر املاح موجود در اب كه مانند ذرات باردار عمل می‌كنند خواص فیزیكی و الكتریكی انها را تغییر می‌دهد وآرایش خاصی را ایجاد میكند این تغییر آرایش الكترونی در یونها یک نوع بی میلی در تركیب و نهایتا عدم تشكیل رسوب را باعث میگردد از طرفی انرژی مغناطیس قادر است كشش سطحی اب را به میزان 10 درصد كاهش دهد در شكل زیر دستگاه AQUA CORRECT همراه با طرز كار ان نشان داده شده این یكی از بهترین دستگاه‌های مورد استفاده جهت تولید آب مغناطیسی است این دستگاه ساخت كشور آلمان است طریقه كار این دستگاه به این صورت است كه با بهره گرفتن از یک اهن ربا ی دائمی میدان مغناطیسی قوی در حدود 1.3 T تولید
میكند انگاه اب را از درون این میدان مغناطیسی با سرعت ثابت.85 متر بر ثانیه با دبی 2.26 لیتر بر دقیقه عبور می‌دهند و در اثر عبور اب از میدان آب مغناطیسی به وجود میاید كه از این آّب برای ساخت بتن استفاده می‌كنند
شكل 1-2 دستگاه AQUA و طرز كار ان جهت تهیه آب مغناطیسی ] 3[
1-4 اثر دستگاه فراوری مغناطیسی روی خواص اب
طریقه كار دستگاه فراوری مغناطیسی به این صورت است كه هنگامی كه اب را از درون این میدان عبور می‌دهیم با توجه به اینكه مولكول‌های اب قطبی میباشند مولكول‌های آب در جهت میدان قرار میگیرند مولكول‌های قطبی به مولكول‌های گفته میشود كه از دو اتم با بار‌های مثبت ومنفی تشكیل شده است مانند شكل 1-3
شكل 1-3: مولكول‌های آب قبل از قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی
شکل 1-4: مولکول‌های دو قطبی اب كه مانند یک اهن ربا عمل می‌كنند
همانگونه كه در شكل مشاهده میشود مولكول اب از یک اتم اكسیژن با بار منفی و دو اتم هیدروژن با بار مثبت تشكیل شده است اما روی هم رفته بار الكتریكی كل مولكول اب منفی است كه موجب ایجاد قطبیدگی P شده است كه مانند یک آهن ربا با دو قطب مغناطیسی N , S عمل میكند در این اتم زاویه بین دو پیوند ایجاد شده 105 درجه است با قرار گرفتن اب در میدان مغناطیسی این بردار دو قطبی در جهت میدان مغناطیسی قرار می‌گیردو زاویه بین دو پیوند هیدروژنی از 105 درجه كمتر میشود كه این موضوع باعث كاهش نیروی بین مولكول‌های اب و كاهش اندازه مولكولها میشود به همین علت كشش سطحی اب نیز كاهش می‌یابد كاهش در كشش سطحی اب موجب بالا رفتن روانی ویا ویسكوزیته اب میشود
شکل 1-5: کاهش کشش سطحی مولکول‌های اب در اثر میدان مغناطیسی
شکل 1-6 : شكل مولکول‌های آب بعد از قرار گرفتن در میدان مغناطیسی و کاهش زاویه بین مولکولها
1-5 تاثیر آب مغناطیسی بر روی میزان هیدراسیون سیمان
ساختار مولکولی آب در حالت عادی دارای اجتماع 13 تا 14 مولکولی می‌باشد بدین معنی که مولکولها در اجتماع 14 مولکولی در کنار یکدیگر قرار میگیرند. (شکل 1-7).
شكل1-7 : اجتماع مولكول‌های آب معمولی
با اعمال میدان مغناطیسی بر روی مولكول‌های آب تعداد اجتماع مولكول‌های اب را از 14 مولكول به 5یا6 مولكول نقصان می‌یابد این كاهش تعداد یا به عبارتی پخش شدگی و جدا شدن بیشتر مولكول‌های اب از هم باعث میشود كه تعداد مولكول‌های شركت كننده در واكنش هیدراسیون سیمان افزایش یابد
شكل 1-8 : کوچکتر شدن اجتماع مولکولها و یون‌های موجود در اب بعد از عبور از میدان مغناطیسی] 3[
1-6 علت افزایش واكنش هیدراسیون سیمان در تركیب با آب مغناطیسی
ذرات سیمان داخل مخلوط بتن بصورت اجتماعی از مولكولها پخش شده اند و واكنش هیدراسیون در ابتدا در سطح ذرات سیمان اتفاق می‌افتد در نتیجه یک لایه نازك از محصولات واكنش هیدراسیون روی ذرات سیمان شكل می‌گیرد كه از نفوذ مولكول‌های آب به داخل اجتماع ذرات و هیدراسیون بیشتر ذرات سیمان جلوگیری میكند و مانع از هیدراسیون كامل ذرات سیمان میشود
اگر آب مغناطیسی بجای اب معمولی استفاده شود به دلیل اندازه كوچكتر اجتماع مولكول‌های آب این مولكولها به راحتی می‌توانند درون اجتماع ذرات سیمان نفوذ كنند در نتیجه فرایند هیدراسیون كاملتری در حالت استفاده از آب مغناطیسی اتفاق میا فتد
اگر در زیر میکروسکوپ به كریستال‌های هیدروكسید كلسیم در خمیر سیمان تهیه شده با اب معمولی و اب مغناطیسی نگاه کنیم می‌بینیم که كریستال‌های CH با صفاحات هشت وجهی مشخص در خمیر سیمان تهیه شده با اب معمولی دارای ابعاد بزرگتر از اب مغناطیسی می‌باشد كه علت ان هم ریزتر بودن مولكولها در حا لت مغناطیس بودن اب است كه دلیل افزایش مقاومت فشاری خمیر سیمان نیز همین مطلب می‌باشد
یكی از مشخصات اساسی آب مغناطیسی كه اهمیت زیادی در تولید بتن دارد وابستگی آب به ذرات و محلول‌های كلوئیدی است وقتی كه آب با سیمان مخلوط میشود محلول كلوئیدی سیمان به دست میاید اگرآب مورد استفاده مغناطیسی باشد ذرات سیمان به وسیله یک لایه تك مولكولی آب با چگالی كمتر احاطه میشود این پدیده باعث میشود كه در اختلاط بتن بتوان مقداری از اب مصرفی كاست كه این كاهش در میزان آب مزایای بسیاری در بتن خواهد داشت مغناطیس كردن اب هیدراسیون یون‌های منفی را افزایش می‌دهد به این معنی كه به ساختار كریستال اب صدمه میزند
در اختلاط بتن مغناطیس كردن باعث میشود كه در سطح تماس بین مولكول‌های اب و ذرات سیمان جذب سطحی كاهش یابد استفاده از اب مغناطیسی روی فرایند هیدراسیون و سخت شدن سیمان اثر می‌گذارد ذرات سیمان داخل مخلوط بتن به صورت اجتماعی از مولكولها پخش شده اند و واكنش هیدراسیون در ابتدا در سطح ذرات سیمان اتفاق می‌افتد در نتیجه یک لایه نازك از محصولات واكنش هیدراسیون روی ذرات سیمان شكل می‌گیرد كه از نفوذ مولكول‌های اب به داخل اجتماع ذرات و هیدراسیون بیشتر ذرات سیمان جلوگیری میكند و مانع از هیدراسیون كامل ذرات سیمان میشود در صورتیكه در اب مغناطیسی به دلیل اندازه كوچكتر اجتماع مولكولها ی اب این مولكولها به راحتی درون اجتماع ذرات سیمان نفوذ می‌كنندو در نتیجه فرایند هیدراسیون كاملتری در حالت مغناطیسی اتفاق می‌افتد
فرم در حال بارگذاری ...