Wie funktioniert eine Diaphragma-Elektrolysezelle in strahlungsabschirmendem Beton? Optimierung der Dichte mit aktivem Wasser

Eine Diaphragma-Elektrolysezelle funktioniert, indem sie das Mischwasser kontrollierten elektrischen Feldern und spezifischen Durchflussraten aussetzt, um sein chemisches Potenzial zu verändern. Durch Leiten des Wassers durch eine Kammer mit Elektroden, die durch ein Diaphragma getrennt sind, erzeugt das System „alkalisches Reduktionspotentialwasser“ mit einem Ziel-pH-Wert von 9,0. Dieser Prozess wandelt gewöhnliches Wasser in einen aktiven Wirkstoff um, der die Aushärtung und Verfestigung von Beton grundlegend verändert.

Der Kernwert dieser Technologie liegt nicht nur in der Änderung des pH-Werts des Wassers, sondern in der Erzeugung von „elektrolysiertem aktivem Wasser“, das die mikroskopische Porenstruktur von Beton verbessert. Dies führt zu einer dichteren Materialmatrix, die für die Maximierung der Strahlungsabschirmungseffizienz und der langfristigen mechanischen Festigkeit entscheidend ist.

Der elektrochemische Mechanismus

Die Rolle des elektrischen Feldes

Der Prozess beginnt mit dem Anlegen einer spezifischen elektrischen Feldstärke über die Zelle. Dieser externe Strom fließt in die Kathode und erzeugt eine negative Ladung, während die Anode positiv geladen wird.

Ionenwanderung und -trennung

Unter dem Einfluss dieses Feldes dissoziieren die Ionen im Wasser und wandern. Positiv geladene Ionen werden zur Kathode (wo die Reduktion stattfindet) angezogen, während negativ geladene Ionen zur Anode (wo die Oxidation stattfindet) wandern.

Die Funktion des Diaphragmas

Das Diaphragma fungiert als semipermeable Barriere zwischen diesen beiden Polen. Es ermöglicht den notwendigen Ionenfluss zur Aufrechterhaltung des Stromkreises, trennt aber physisch die entstehenden Wasserströme. Diese Trennung ermöglicht es dem System, das für die Betonmischung benötigte alkalische Reduktionspotentialwasser zu isolieren.

Auswirkungen auf die Betonmikrostruktur

Verfeinerung der Porenstruktur

Der Hauptgrund für die Verwendung dieses speziellen Wassers sind seine Auswirkungen auf die interne Architektur des Betons. Das elektrolytisch behandelte Wasser verbessert effektiv die mikroskopische Porenstruktur des ausgehärteten Materials.

Erhöhung der Materialdichte

Durch die Verfeinerung der Porenstruktur erreicht der entstehende Beton eine deutlich höhere Dichte. Im Zusammenhang mit der Strahlungsabschirmung ist die Dichte von größter Bedeutung; eine dichtere Matrix bietet eine überlegene Abschwächung von Strahlung im Vergleich zu Standardbeton.

Verbesserung der mechanischen Festigkeit

Über die Abschirmung hinaus trägt dieser Prozess direkt zur strukturellen Integrität bei. Der optimierte Hydratationsprozess führt zu einer verbesserten langfristigen mechanischen Festigkeit und gewährleistet, dass die Abschirmstruktur über lange Zeit haltbar bleibt.

Kritische Parameter und Kompromisse

Präzision ist zwingend erforderlich

Dies ist kein passiver Prozess; der Erfolg hängt vollständig von der Einhaltung präziser Parameter ab. Die Durchflussrate des Wassers und die Intensität des elektrischen Feldes müssen streng kontrolliert werden, um konsistent den erforderlichen pH-Wert von 9,0 zu erreichen.

Das Risiko des Ungleichgewichts

Wenn die Parameter abweichen, erreicht das Wasser möglicherweise nicht das notwendige alkalische Reduktionspotential. Die Verwendung von nicht ordnungsgemäß aktiviertem Wasser führt zu einer Standardleistung des Betons und negiert die spezialisierten Abschirmungs- und Festigkeitsvorteile, die Sie anstreben.

Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen

Um die Wirksamkeit Ihres strahlungsabschirmenden Betons zu maximieren, berücksichtigen Sie Ihre spezifischen Leistungsanforderungen:

• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf maximaler Abschirmungsdichte liegt: Stellen Sie sicher, dass Ihre Elektrolysezelle so kalibriert ist, dass sie konsistent Wasser mit einem pH-Wert von 9,0 produziert, da dies direkt mit einer dichteren mikroskopischen Porenstruktur korreliert.
• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf struktureller Langlebigkeit liegt: Priorisieren Sie die Verwendung von alkalischem Reduktionspotentialwasser, um die langfristige mechanische Festigkeit der Betonmatrix zu verbessern.

Durch die Kontrolle der Chemie Ihres Mischwassers auf molekularer Ebene wandeln Sie es von einem einfachen Lösungsmittel in ein Werkzeug zur strukturellen Optimierung um.

Zusammenfassungstabelle:

Merkmal	Mechanismus/Ziel	Auswirkung auf Beton
Elektrisches Feld	Gesteuerte Spannung & Strom	Dissoziiert Ionen und verändert das chemische Potenzial
Diaphragma	Semipermeable Barriere	Trennt alkalisches Reduktionswasser von sauren Strömen
Ziel-pH	Fest auf 9,0 eingestellt	Gewährleistet optimalen „aktiven“ Zustand für die Hydratation
Porenstruktur	Mikroskopische Verfeinerung	Erzeugt eine dichtere Materialmatrix für die Strahlungsabschwächung
Leistung	Verbesserte Hydratation	Erhöht die langfristige mechanische Festigkeit und Haltbarkeit

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Referenzen

1. Bingquan Sun, Jiajia Sun. Preparation and properties of magnesite aggregate radiation - proof concrete. DOI: 10.1051/matecconf/201817501003

Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von Kintek Solution Wissensdatenbank .