بالموجات فوق الصوتية خلط للخرسانة عالية الأداء
استخدام المتناهية الصغر وnanosilica أو الأنابيب النانوية يؤدي إلى تحسينات في قوة ضاغطة من الخرسانة عالية الأداء. Ultrasonication هو وسيلة فعالة لخلط، ترطيب وتشتيت للمواد متناهية الصغر في الأسمنت أو الخرسانة.
تستخدم السيليكا الدقيقة على نطاق واسع في الخرسانة اليوم ، مما يؤدي إلى قوة ضغط أعلى أو خرسانة مقاومة للماء والمواد الكيميائية. يمكن أن يقلل ذلك من تكاليف المواد واستخدام الطاقة. تؤدي المواد النانوية الجديدة ، مثل السيليكا النانوية أو الأنابيب النانوية ، إلى مزيد من التحسينات في المقاومة والقوة. ولكن من أجل إظهار الإمكانات الكاملة للمواد النانوية ، يلزم وجود تقنية تشتت موثوقة وفعالة. الصوتيات من نوع المسبار هي التقنية الأكثر موثوقية وفعالية لإنتاج تشتت النانو ، حتى في الملاط شديد اللزوجة والمعجون مثل الأسمنت والخرسانة.
تشتت الجص الأسمنتي الدقيق مع خلاطات بالموجات فوق الصوتية
يقدم فريق البحث في Draganović مقالة بحثية ، ويحقق المؤلفون في تشتت الجص الأسمنتي الدقيق باستخدام تقنية الموجات فوق الصوتية ومذابات المختبرات التقليدية. تهدف الدراسة إلى مقارنة أداء الموجات فوق الصوتية – في الدراسة على وجه التحديد سونيكاتور UP400St – مع الطرق التقليدية لتشتت الجص.
أجرى الباحثون سلسلة من التجارب باستخدام تقنيات تشتت مختلفة لتقييم توزيع حجم الجسيمات (PSD) وإمكانات زيتا لجزيئات الأسمنت الدقيقة. تشمل تقنيات التشتت العلاج بالموجات فوق الصوتية باستخدام جهاز صوتي UP400St ، ومذابات المختبرات عالية السرعة ، والجمع بين كلتا الطريقتين.
MultiSonoReactor MSR-4: التشتت المضمن بالموجات فوق الصوتية للإنتاج الصناعي المضمن للأسمنت والخرسانة عالية الأداء.
أظهرت النتائج أن التشتت بالموجات فوق الصوتية باستخدام جهاز الصوتيات UP400St حقق توزيعا أفضل بكثير لحجم الجسيمات مقارنة بمذابات المختبرات التقليدية. يقلل جهاز الصوتنة UP400St بشكل فعال من تكتل جزيئات الأسمنت الدقيقة وينتج تعليقا أكثر تجانسا واستقرارا. يعمل العلاج بالموجات فوق الصوتية على تحسين توزيع الجسيمات الأصغر ، مما يؤدي إلى نطاق توزيع أضيق لحجم الجسيمات.
مقارنة طرق التشتت: مذيب Vma-Getzmann Dispermat CV-3 مزود بقرص 90 مم ونظام الجزء الثابت الدوار. جهاز الموجات فوق الصوتية Hielscher UP400St مجهزة سونوترودي H22.
(دراسة وصور: ©دراغانوفيتش وآخرون ، 2020)
بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام الموجات فوق الصوتية مع مذابات المختبر التقليدية يحسن كفاءة التشتت ، مما يحقق توزيعا أدق لحجم الجسيمات مقارنة بالعلاج بالموجات فوق الصوتية وحده. عند الجمع ، يوفر صوتنة الخلط الدقيق وتشتت النانو ، في حين يساهم المذيب في الخلط الكلي لضمان أن جميع الجسيمات في منطقة التجويف بالموجات فوق الصوتية. وهذا يسمح بتحكم أفضل في توزيع حجم الجسيمات (PSD) وإمكانات زيتا لجص الأسمنت الدقيق في عملية الدفعات. عند استخدام مفاعل خلية التدفق ، يمر تعليق الجسيمات تلقائيا بمنطقة البقعة الساخنة التجويفية بحيث يكون التحريك الإضافي غير ضروري.
بشكل عام ، تسلط الدراسة الضوء على الأداء المتفوق لجهاز الصوتنة UP400St في تشتيت الجص الأسمنتي متناهي الصغر. يوفر العلاج بالموجات فوق الصوتية ، خاصة عند دمجه مع مذابات المختبر التقليدية ، طريقة فعالة وفعالة للغاية لتحقيق تعليق موحد ومستقر لجزيئات الأسمنت الدقيقة.
تجدر الإشارة إلى أن المقالة توفر مقارنة شاملة بين الموجات فوق الصوتية وطرق التشتت التقليدية التي تسلط الضوء على الأداء المتفوق للصوتنة في تشتت الجص.
(راجع دراغانوفيتش وآخرون ، 2020)
الخالط بالموجات فوق الصوتية UP400St تتم مقارنته فيما يتعلق بكفاءة تشتت الجص الأسمنتي مع خلاط مختبر عادي مجهز بقرص ، وباستخدام تقنية الجزء الثابت الدوار. أظهرت الدراسة أن التشتت بالموجات فوق الصوتية ليس طريقة فعالة فحسب ، بل إنه أفضل من الخلاط باستخدام تقنية الجزء الثابت الدوار.
(دراسة ورسم: © دراغانوفيتش وآخرون ، 2020)
البحث والتطوير الملموس
يبدو البحوث ملموسة للمواد والعمليات إلى:
- خفض التكاليف المادية وتكاليف الطاقة
- الحصول الأولية العالية والمقاومة النهائية
- تحسين كثافة وقوة ضاغطة
- تحسين قابلية، pumpability وfinishability
- تحسين المتانة وخفض نفاذية
- تقليل تشققات الانكماش، الغبار والمشاكل التبطين
- المقاومة الكيميائية، على سبيل المثال مقاومة الكبريتات
الاسمنت وخلط الخرسانة
عندما يتعلق الأمر إلى تحسينات في خصائص ملموسة والتكنولوجيا خلط لا يقل أهمية عن تكوين ملموسة. الاختلاط هو خطوة أساسية في إنتاج موحدة، ذات جودة عالية ملموسة. على الرغم من أن العديد من المبادئ التوجيهية واللوائح، على سبيل المثال DIN EN 206 تغطية تكوين ملموسة ومكوناته، والعملية الفعلية لتبقى خلط الاسمنت وخلط الخرسانة للمستخدم.
ومن حاسمة، وتنتشر تلك المياه والاسمنت والخلطات بالتساوي وتوزيعها لتصل إلى حجم ما يرام وأن الكتل منتشرة بما فيه الكفاية. عدم كفاية تفريق أو deagglomeration النتائج في خصائص محددة أدنى. نظرا لمحتوى الماء منخفضة وجرعة عالية من الشوائب، خلط الخرسانة ضغط النفس (SCC) وفائقة الخرسانة عالية القوة (UHPC) يتطلب وقتا أطول خلط أو مزج التكنولوجيا أكثر فعالية.
المواد النانوية في الخرسانة
أثناء ترطيب منتجات الترطيب النانوية الأسمنتية ، مثل هيدرات الكالسيوم تتشكل في الخرسانة الصلبة. تتحول جزيئات النانو من السيليكا أو الأنابيب النانوية إلى جزيئات نانوية من الأسمنت أثناء تصلب الخرسانة. تؤدي الجسيمات الأصغر إلى مسافة جسيمات أقصر ومادة أكثر كثافة وأقل مسامية. هذا يزيد من قوة الضغط ويقلل من النفاذية.
والعيب الرئيسي للمسحوق والمواد nanosize، رغم ذلك، هو الميل إلى تشكيل تكتلات من خلال التبول والاختلاط. ما لم تنتشر الجزيئات الفردية بشكل جيد، والتكتل يقلل من سطح الجسيمات يتعرض مما يؤدي إلى خصائص محددة أدنى.
UIP16000 المعالج بالموجات فوق الصوتية عبارة عن خالط عالي الأداء لتشتت الأسمنت والخرسانة
بالموجات فوق الصوتية خلط للمواد متناهية الصغر
الموجات فوق الصوتية هي وسيلة فعالة للغاية للخلط والتشتيت وإزالة التكتل. توضح الصورة أدناه نتيجة نموذجية لتشتيت السيليكا المدخنة بالموجات فوق الصوتية في الماء.
تبدأ (منحنى الخضراء) على حجم الجسيمات بدي أكثر من 200 ميكرون (D50) خفضت معظم الجسيمات إلى أقل من 200 نانومتر.
بالموجات فوق الصوتية خلط في أي مقياس
تقدم HIELSCHER خلط أجهزة الموجات فوق الصوتية لاستخدامها في البحوث وتجهيز واسعة النطاق.
Sonicators للبحث والتطوير المختبري
Hielscher المجانسات مختبر بالموجات فوق الصوتية هي أداة خلط مثالية للبحث والتطوير على نطاق المختبر. وعادة ما تستخدم صوتيات مختبر Hielscher لخلط بالموجات فوق الصوتية من دفعات صغيرة. Hielscher المجانسات بالموجات فوق الصوتية توفر تحكم دقيق المعلمة واستنساخ ممتازة لإعداد القياس. هذا يجعل من السهل خلط تركيبات مختلفة وتحديد تأثير كثافة الموجات فوق الصوتية ومدة صوتنة.
الخلط المضمن بالموجات فوق الصوتية في الإنتاج
يمكن تحديد معدات الخلط بالموجات فوق الصوتية اللازمة لتوسيع النطاق بالضبط بناء على الاختبار المعملي. لمعالجة تيارات كبيرة الحجم من الأسمنت أو الخرسانة ، عادة ما يتم تشغيل الموجات فوق الصوتية عالية الأداء في وضع التدفق المستمر باستخدام مفاعلات التدفق. هذا يسمح بخلط موحد للغاية ومعالجة لا تشوبها شائبة للمعاجين والملاط – حتى مع اللزوجة العالية جدا.
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا اعتمادا على حجم الدفعة أو معدل التدفق المراد معالجته:
| دفعة حجم | معدل المد و الجزر | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500ML | 10 إلى 200ML / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000ML | 20 إلى 400ML / دقيقة | Uf200 ः ر، UP400St |
| 00.1 إلى 20L | 00.2 إلى 4L / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L / دقيقة | UIP4000hdT |
| 15 إلى 150 لتر | 3 إلى 15 لتر/دقيقة | UIP6000hdT |
| زمالة المدمنين المجهولين | 10 إلى 100L / دقيقة | UIP16000 |
| زمالة المدمنين المجهولين | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
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.
الخلط المضمن للأسمنت باستخدام جهاز سونيكاتور
وعادة ما يتم تثبيت خلاطات بالموجات فوق الصوتية HIELSCHER في سطر. يتم ضخ المواد في وعاء المفاعل بالموجات فوق الصوتية. هناك يتعرض إلى التجويف بالموجات فوق الصوتية المكثفة. يلغي صوتنة مضمنة من تمرير وجميع الجزيئات تمرير غرفة الخلط التالية مسار محدد. ولذلك، ultrasonication عادة ينتقل منحنى توزيع حجم الجسيمات بدلا من توسيع ذلك.
قوية وسهلة التنظيف
يتكون مفاعل الخلط بالموجات فوق الصوتية من خلية التدفق و sonotrodes. ليست هناك حاجة إلى محامل. تتميز مفاعلات خلايا التدفق (الفولاذ المقاوم للصدأ) بأشكال هندسية بسيطة ويمكن تفكيكها وتنظيفها بسهولة. لا توجد فتحات صغيرة أو زوايا خفية.
تطبيقات أخرى من الفوق لصناعة الأسمنت والخرسانة
استخدام أجهزة الموجات فوق الصوتية Hielscher في إعداد الاسمنت والخرسانة لا يقتصر على خلط وتشتيت بريمكس الاسمنت أو الخرسانة. الموجات فوق الصوتية هي وسيلة فعالة للغاية لتفريغ السوائل والطين. هذا يقلل من عدد وحجم فقاعات الغاز المحاصرة في الخرسانة بعد التصلب.
الهزازات غربال بالموجات فوق الصوتية تحسين إنتاجية وجودة غربلة المسحوق للجزيئات الصغيرة. تقدم Hielscher المناخل المهتاجة بالموجات فوق الصوتية للتطبيقات المختبرية والصناعية.
معلومات أساسية ملموسة
تتكون الخرسانة من الأسمنت ، مثل الأسمنت البورتلاندي والمواد الأسمنتية الأخرى ، مثل الرماد المتطاير والأسمنت الخبث والركام (الحصى والحجر الجيري والجرانيت والرمل) والماء والمواد المضافة الكيميائية. تشمل المضافات النموذجية المسرعات أو المثبطات أو الملدنات أو الأصباغ أو دخان السيليكا أو الميتاكاولين عالي التفاعل (HRM). السيليكا الدقيقة هي خليط نموذجي في الخرسانة. عيبه هو تكلفته العالية نسبيا والتلوث الذي يؤثر على صحة المشغلين والعمال.