خلط بالموجات فوق الصوتية من عجينة الأسمنت للخرسانة
يوفر الخلط بالموجات فوق الصوتية لمعجون الأسمنت فوائد كبيرة لمصانع القولبة سابقة الصب والخرسانة الجافة والخرسانة. تشمل هذه الفوائد أوقات محددة أولية ونهائية أقصر ، وجرعة أقل من الملدن الفائق ، وترطيب أسرع وأكثر اكتمالا ، فضلا عن قوة ضغط أعلى.
تقنيات خلط الخرسانة التقليدية ، مثل “الاختلاط على الطريق” أو الخلاطات الدوارة ، توفر عملية خلط غير كافية لتفريق تكتلات جزيئات الأسمنت والمواد الأسمنتية الأخرى ، مثل الرماد المتطاير أو السيليكا. بينما تتعرض الجسيمات الخارجية لهذه التكتلات للماء ، تظل أسطح الجسيمات الداخلية جافة. هذا يؤدي إلى ترطيب بطيء وغير كامل.
فوائد تقنية الخلط بالموجات فوق الصوتية للخرسانة
التشتت بالموجات فوق الصوتية هو التكنولوجيا الأكثر تقدما لتكتل وتفريق المواد بحجم ميكرون وحجم النانو في السوائل. يستخدم الخلط بالموجات فوق الصوتية قوى القص التجويفية التي تكون أكثر فعالية في خلط المواد ذات الحجم الدقيق من الخلاطات الدوارة التقليدية وخلاطات الجزء الثابت الدوار. بالنسبة للأسمنت أو السيليكا أو الرماد المتطاير أو الأصباغ أو الأنابيب النانوية الكربونية ، يتم زيادة أداء هذه المواد بشكل كبير عن طريق التشتت بالموجات فوق الصوتية ، حيث إنه يحسن توزيع الجسيمات والاتصال بالماء.
أثناء الترطيب - تفاعل الأسمنت مع الماء - تنمو مراحل C-S-H هياكل تشبه الإبرة. توضح الصور أدناه البنية المجهرية في عجينة الأسمنت بعد 5 ساعات من الترطيب. في عجينة الأسمنت بالموجات فوق الصوتية ، يبلغ طول مراحل C-S-H حوالي 500 نانومتر ، بينما في العجينة غير الصوتية ، تبلغ مراحل C-S-H حوالي 100 نانومتر.
سونيكاتور UIP16000hdT لتفريق مواد البناء مثل الأسمنت أو البوليمرات الأرضية أو الخرسانة.
|
مع المعالجة بالموجات فوق الصوتية
|
بدون معالجة بالموجات فوق الصوتية
|
|---|---|
 |
 |
| معجون الأسمنت البورتلاندي (CEM I42.5R) ، ك. روسلر (2009) – جامعة باوهاوس فايمار | |
يؤدي الخلط بواسطة التجويف الناجم عن الموجات فوق الصوتية إلى نمو أسرع لمراحل C-S-H.
درجة حرارة الترطيب
تأثير الموجات فوق الصوتية السلطة (PUS) على منحنيات درجة حرارة الوقت من معاجين الأسمنت
قوة الانضغاط
تأثير الموجات فوق الصوتية السلطة (PUS) على قوة الانضغاط من موشور هاون
سرعة نبض الموجات فوق الصوتية
تأثير الطاقة بالموجات فوق الصوتية (PUS) على سرعة النبض بالموجات فوق الصوتية لمعاجين الأسمنت المرطبة
يرتبط نمو مراحل C-S-H بدرجة الحرارة في عجينة الأسمنت خلال فترة الترطيب (انقر في الرسم الأيمن). في عجينة الأسمنت المختلطة بالموجات فوق الصوتية ، يبدأ الترطيب قبل ساعة واحدة تقريبا. يرتبط الترطيب المبكر بزيادة سابقة في قوة الضغط. يمكن قياس سرعة الترطيب المتزايدة من خلال سرعة نبض الموجات فوق الصوتية أيضا.
خلاط مضمن بالموجات فوق الصوتية (UIP1000hdT) لخلط الأسمنت الصناعي في عملية التدفق المستمر.
على وجه الخصوص بالنسبة للخرسانة سابقة الصب والخرسانة الجافة ، يؤدي ذلك إلى وقت أقصر بكثير حتى يمكن أخذ الخرسانة المصبوبة من القالب. أظهرت الدراسات التي أجرتها جامعة باوهاوس (ألمانيا) التخفيض التالي في الأوقات المحددة.
| مرجع | فرق. | الموجات فوق الصوتية السلطة | |
|---|---|---|---|
| المجموعة الأولية | 5 ساعات و 15 دقيقة | -29% | 3 ساعات و 45 دقيقة |
| المجموعة النهائية | 6 ساعة 45 دقيقة | -33% | 4 ساعة 30 دقيقة |
| الركود | 122 مم (4.8″) | +30% | 158 مم (6.2″) |
فائدة أخرى مثيرة للاهتمام من الخلط بالموجات فوق الصوتية هو التأثير على السيولة. كما هو موضح في الجدول أعلاه ، يزداد الركود بنسبة 30٪ تقريبا. هذا يسمح بجرعة مخفضة من الملدنات الفائقة.
عملية دمج الخلاطات بالموجات فوق الصوتية في إنتاج الأسمنت
Hielscher تقدم خلاطات بالموجات فوق الصوتية لتشتيت فعال للأسمنت، السيليكا، الرماد المتطاير، أصباغ، أو الأنابيب النانوية الكربونية. أولا ، يجب خلط أي مادة جافة مسبقا بالماء لتشكيل عجينة عالية التركيز وقابلة للضخ. خلاط الموجات فوق الصوتية Hielscher deagglomerate وتفريق الجسيمات باستخدام القص التجويف. نتيجة لذلك ، يتعرض سطح كل جسيم بالكامل للماء.
المعالجة بالموجات فوق الصوتية لمعجون الأسمنت
في حالة عجينة الأسمنت ، يبدأ الترطيب بعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية. لذلك ، يجب استخدام خلاط الموجات فوق الصوتية Hielscher بشكل مضمن ، حيث لا يمكن تخزين عجينة الأسمنت لفترات طويلة. يوضح الرسم التخطيطي أدناه العملية. في الخطوة التالية ، يضاف الركام ، مثل الرمل أو الحصى ، ويخلط مع عجينة الأسمنت. نظرا لأن جزيئات الأسمنت مشتتة جيدا بالفعل في تلك المرحلة ، فإن عجينة الأسمنت تمتزج جيدا مع الركام. ثم تكون الخرسانة جاهزة للتعبئة في قوالب مسبقة الصب أو للنقل. يمكن استخدام خزان التفتيت بجوار الخلاط بالموجات فوق الصوتية للمعالجة بشكل أكثر استمرارا في حالة الطلب غير المستقر على الخرسانة.
اقرأ المزيد عن إزالة التكتل بالموجات فوق الصوتية لجزيئات الأسمنت!
تشتيت السيليكا والرماد المتطاير والمواد النانوية بالموجات فوق الصوتية
يتطلب تشتت السيليكا أو الرماد المتطاير أو الأصباغ أو المواد النانوية الأخرى ، مثل الأنابيب النانوية الكربونية ، شدة معالجة ومستويات طاقة أخرى. لهذا السبب ، نوصي بخلاط منفصل بالموجات فوق الصوتية لإنتاج ملاط / معجون مشتت جيدا يضاف بعد ذلك إلى خليط الخرسانة. يرجى النقر على الرسم أعلاه للحصول على رسم تخطيطي لهذه العملية.
يمكن تحديد معدات الخلط بالموجات فوق الصوتية اللازمة للتوسع بالضبط بناء على اختبارات النطاق التجريبي باستخدام UIP1000hdT ، وهو جهاز صوتي قوي بمقياس تجريبي بقوة 1000 واط. يوضح الجدول أدناه توصيات الجهاز العامة اعتمادا على حجم الدفعة أو معدل تدفق عجينة الأسمنت المراد معالجتها.
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 0.1 إلى 10 لتر | 0.2 إلى 2 لتر / دقيقة | UIP1000hdT, UIP1500hdT |
| 10 إلى 50 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000hdT |
| 15 إلى 150 لتر | 3 إلى 15 لتر / دقيقة | UIP6000hdT |
| ن.أ. | 10 إلى 50 لتر / دقيقة | UIP16000 |
| ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
مع ما يصل إلى 16kW من قوة الخلط بالموجات فوق الصوتية لكل مسبار بالموجات فوق الصوتية واحد، Hielscher يوفر قوة المعالجة المطلوبة للتطبيقات كبيرة الحجم. هذه التقنية سهلة الاختبار والتوسع خطيا.
مسبار نوع صوتي UP400St لتشتت الجص الأسمنتي الدقيق
(دراسة وصورة: ©دراغانوفيتش وآخرون ، 2020)
اتصل بنا! / اسألنا!
الأدب / المراجع
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- Peters, Simone (2017): The Influence of Power Ultrasound on Setting and Strength Development of Cement Suspensions. Doctoral Thesis Bauhaus-Universität Weimar, 2017.
- N.-M. Barkoula, C. Ioannou, D.G. Aggelis, T.E. Matikas (2016): Optimization of nano-silica’s addition in cement mortars and assessment of the failure process using acoustic emission monitoring. Construction and Building Materials, Volume 125, 2016. 546-552.
- Mahmood Amani, Salem Al-Juhani, Mohammed Al-Jubouri, Rommel Yrac, Abdullah Taha (2016): Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2; 2016.
- Amani, Mahmood; Retnanto, Albertus; Aljuhani, Salem; Al-Jubouri, Mohammed; Shehada, Salem; Yrac, Rommel (2015): Investigating the Role of Ultrasonic Wave Technology as an Asphaltene Flocculation Inhibitor, an Experimental Study. Conference: International Petroleum Technology Conference 2015.
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع الخالط بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من المختبر ل الحجم الصناعي.