隔膜電解セルは、混合水を制御された電場と特定の流量に subjecting することで、その化学ポテンシャルを変化させます。 電極が隔膜で隔てられたチャンバーを水が通過することで、pH 9.0 を目標とする「アルカリ還元電位水」が生成されます。このプロセスにより、通常の水がコンクリートの硬化と強度発現の根本を変化させるアクティブな媒体に変換されます。
この技術の核心的な価値は、単に水の pH を変えるだけでなく、「電解活性水」を生成し、コンクリートの微細な細孔構造を改善することにあります。これにより、材料マトリックスが高密度化され、放射線遮蔽効率と長期的な機械的強度を最大化するために不可欠となります。
電気化学的メカニズム
電場の役割
プロセスは、セル全体に特定の電場強度を印加することから始まります。この外部電流はカソードに流れ込み、負電荷を生成し、アノードは正電荷になります。
イオンの移動と分離
この電場の影響下で、水中のイオンは解離して移動します。正電荷を持つイオンはカソード（還元が起こる場所）に引き寄せられ、負電荷を持つイオンはアノード（酸化が起こる場所）に向かいます。
隔膜の機能
隔膜は、これらの 2 つの極間の半透膜バリアとして機能します。回路を維持するために必要なイオンの流れを可能にしますが、生成された水流を物理的に分離します。この分離により、コンクリート混合に必要なアルカリ還元電位水をシステムで単離することができます。
コンクリートの微細構造への影響
細孔構造の改良
この特殊な水を使用する主な理由は、硬化材料の内部構造への影響です。電解水は、硬化材料の微細な細孔構造を効果的に改善します。
材料密度の増加
細孔構造を改良することで、得られるコンクリートは大幅に高い密度を達成します。放射線遮蔽の文脈では、密度が最も重要です。より密で高密度のマトリックスは、標準的なコンクリートと比較して、放射線の減衰に優れています。
機械的強度の向上
遮蔽を超えて、このプロセスは構造的完全性に直接貢献します。最適化された水和プロセスは、長期的な機械的強度を向上させ、遮蔽構造が時間の経過とともに耐久性があることを保証します。
重要なパラメータとトレードオフ
精度は必須
これは受動的なプロセスではありません。成功は、正確なパラメータを維持することに完全に依存します。水の流量と電場の強度は、必要な pH 9.0 を一貫して達成するために厳密に制御する必要があります。
不均衡のリスク
パラメータがずれると、水は必要なアルカリ還元電位に達しない可能性があります。適切に活性化されていない水を使用すると、標準的なコンクリートの性能になり、目指している特殊な遮蔽と強度の利点が無効になります。
目標に合わせた適切な選択
放射線遮蔽コンクリートの効果を最大化するために、特定の性能要件を検討してください。
- 主な焦点が最大の遮蔽密度である場合：電解セルが pH 9.0 の水を一貫して生成するように校正されていることを確認してください。これは、より密な微細構造に直接相関します。
- 主な焦点が構造的寿命である場合：アルカリ還元電位水を使用して、コンクリートマトリックスの長期的な機械的強度を向上させることを優先してください。
混合水の化学を分子レベルで制御することにより、単純な溶媒から構造最適化ツールへと変換します。
概要表：
| 特徴 | メカニズム/目標 | コンクリートへの影響 |
|---|---|---|
| 電場 | 制御された電圧と電流 | イオンを解離させ、化学ポテンシャルを変化させる |
| 隔膜 | 半透膜バリア | アルカリ還元水と酸性流を分離する |
| 目標 pH | 9.0 に固定 | 水和のための最適な「活性」状態を保証する |
| 細孔構造 | 微細な改良 | 放射線減衰のためのより密な材料マトリックスを作成する |
| 性能 | 水和の向上 | 長期的な機械的強度と耐久性を向上させる |
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