Beton üçün sement pastasının ultrasəslə qarışdırılması

Sement pastasının ultrasəslə qarışdırılması yığma betonun qəliblənməsi, quru qarışığın qəliblənməsi və beton zavodları üçün böyük üstünlüklər təklif edir. Bu üstünlüklərə tutuşmanın başlanğıc və son müddətlərinin qısalması, superplastifikator dozasının azalması, daha sürətli və daha tam hidratasiya, həmçinin daha yüksək sıxılma möhkəmliyi daxildir.

“Yolda qarışdırma” və ya fırlanan qarışdırıcılar kimi ənənəvi beton qarışdırma texnologiyaları sement hissəciklərinin və uçucu kül və ya silisium dioksid kimi digər sementləşdirici materialların aqlomeratlarını dispersləşdirmək üçün kifayət qədər qarışdırma təsiri təmin etmir. Belə aqlomeratların xarici hissəcikləri su ilə təmasda olsa da, daxili hissəciklərin səthləri quru qalır. Bu, yavaş və natamam hidratasiya ilə nəticələnir.

Beton üçün ultrasəslə qarışdırma texnologiyasının üstünlükləri

Ultrasəslə dispersləşdirmə mayelərdə mikron və nanoölçülü materialların aqlomeratlarını parçalamaq və onları dispersləşdirmək üçün ən qabaqcıl texnologiyadır. Ultrasəslə qarışdırmada incəölçülü materialların qarışdırılması üçün adi fırlanan qarışdırıcılardan və rotor-stator qarışdırıcılarından daha effektiv olan kavitasiya mənşəli kəsilmə qüvvələrindən istifadə edilir. Sement, silisium dioksid, uçucu kül, piqmentlər və ya CNT-lər üçün ultrasəslə dispersləşdirmə hissəciklərin paylanmasını və su ilə təmasını yaxşılaşdırdığına görə bu materialların funksional göstəriciləri əhəmiyyətli dərəcədə yüksəlir.

Hidratasiya – sementin su ilə reaksiyası – zamanı C‑S‑H fazaları iynəvari strukturlar əmələ gətirərək böyüyür. Aşağıdakı şəkillər 5 saatlıq hidratasiyadan sonra sement pastasının mikrostrukturunu göstərir. Ultrasəslə işlənmiş sement pastasında C‑S‑H fazalarının uzunluğu demək olar ki, 500nm, ultrasəslə işlənməmiş pastada isə təxminən 100nm olur.

5hrs hidratasiya müddətindən sonra sement pastasının mikrostrukturu

ultrasəslə emal ilə	ultrasəslə emal olmadan
Portland sement pastası (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Veymar Bauhaus Universiteti

 
Ultrasəsin yaratdığı kavitasiya ilə qarışdırma C‑S‑H fazalarının daha sürətli böyüməsinə səbəb olur.

 
Hidratasiya temperaturu

Yüksək güclü ultrasəslə emalın (PUS) sement pastalarının zaman-temperatur əyrilərinə təsiri

 
Sıxılma möhkəmliyi

Yüksək güclü ultrasəslə emalın (PUS) tikinti məhlulu prizmalarının sıxılma möhkəmliyinə təsiri

 
Ultrasəs impulsunun sürəti

Yüksək güclü ultrasəslə emalın (PUS) hidratasiya olunan sement pastalarında ultrasəs impulsunun sürətinə təsiri

C‑S‑H fazalarının böyüməsi hidratasiya dövründə sement pastasının temperaturu ilə korrelyasiya edir (sağdakı qrafikə klikləyin). Ultrasəslə qarışdırılmış sement pastasında hidratasiya təxminən bir saat daha tez başlayır. Daha erkən hidratasiya sıxılma möhkəmliyinin daha erkən artması ilə korrelyasiya edir. Artmış hidratasiya sürəti ultrasəs impulsunun sürəti ilə də ölçülə bilər.

Xüsusilə yığma beton və quru qarışığın qəliblənməsi ilə hazırlanan beton üçün bu, tökülmüş betonun qəlibdən çıxarılmasına qədər olan müddətin əhəmiyyətli dərəcədə qısalmasına gətirib çıxarır. Bauhaus Universitetinin (Almaniya) tədqiqatları tutuşma müddətlərinin aşağıdakı kimi azaldığını göstərmişdir.

Ultrasəslə qarışdırmanın başqa bir maraqlı üstünlüyü axıcılığa təsiridir. Yuxarıdakı cədvəldə göstərildiyi kimi, konusun çökməsi təxminən 30% artır. Bu, superplastifikatorların dozasını azaltmağa imkan verir.

Ultrasəs qarışdırıcılarının sement istehsalı prosesinə inteqrasiyası

Hielscher sementin, silisium dioksidin, uçucu külün, piqmentlərin və ya CNT-lərin effektiv dispersləşdirilməsi üçün ultrasəs qarışdırıcıları təklif edir. Əvvəlcə hər hansı quru material su ilə ilkin olaraq qarışdırılaraq yüksək konsentrasiyalı, lakin nasosla nəql edilə bilən pasta hazırlanmalıdır. Hielscher ultrasəs qarışdırıcısı kavitasiya mənşəli kəsilmədən istifadə edərək hissəciklərin aqlomeratlarını parçalayır və hissəcikləri dispersləşdirir. Nəticədə hər bir hissəciyin bütün səthi su ilə tam təmasda olur.

Sement pastasının ultrasəslə emalı

Sement pastası halında hidratasiya ultrasəslə emaldan sonra başlayır. Buna görə də Hielscher ultrasəs qarışdırıcısı axın xəttində istifadə edilməlidir, çünki sement pastasını uzun müddət saxlamaq mümkün deyil. Aşağıdakı sxem prosesi təsvir edir. Növbəti mərhələdə qum və ya çınqıl kimi doldurucu əlavə olunur və sement pastası ilə qarışdırılır. Bu mərhələdə sement hissəcikləri artıq yaxşı dispersləşdirilmiş olduğundan, sement pastası doldurucu ilə yaxşı qarışır. Bundan sonra beton yığma beton qəliblərinə doldurulmağa və ya daşınmağa hazır olur. Betona tələbat qeyri-sabit olduqda emalı daha fasiləsiz aparmaq üçün ultrasəs qarışdırıcısının yanında break-up çəni istifadə edilə bilər.
Sement hissəciklərinin aqlomeratlarının ultrasəslə parçalanması haqqında daha ətraflı oxuyun!

Silisium dioksidin, uçucu külün və nanomaterialların ultrasəslə dispersləşdirilməsi

Silisium dioksidin, uçucu külün, piqmentlərin və ya karbon nanoboruları kimi digər nanomaterialların dispersləşdirilməsi fərqli emal intensivlikləri və enerji səviyyələri tələb edir. Bu səbəbdən biz sonradan beton qarışığına əlavə edilən yaxşı dispersləşdirilmiş suspenziya/pasta hazırlamaq üçün ayrıca ultrasəs qarışdırıcısı tövsiyə edirik. Bu prosesin sxemini görmək üçün yuxarıdakı qrafikə klikləyin.

Miqyasın böyüdülməsi üçün lazım olan ultrasəslə qarışdırma avadanlığı 1.000 vatt gücə malik güclü pilot miqyaslı sonikator olan UIP1000hdT ilə aparılan pilot miqyaslı sınaqlar əsasında dəqiq müəyyən edilə bilər. Aşağıdakı cədvəl emal ediləcək sement pastasının partiya həcmindən və ya axın sərfindən asılı olaraq cihazlar üzrə ümumi tövsiyələri göstərir.

Hər bir ultrasəs zondu üçün 16kW-a qədər ultrasəslə qarışdırma gücü ilə Hielscher böyük həcmli tətbiqlər üçün tələb olunan emal gücünü təklif edir. Bu texnologiyanı sınaqdan keçirmək asandır və onun miqyası xətti şəkildə böyüdülür.