Yüksək Performanslı Beton üçün Ultrasonik Qarışdırma
Mikro və nanosilisium və ya nanoborucuqların istifadəsi yüksək məhsuldar betonun sıxılma müqavimətinin yaxşılaşdırılmasına gətirib çıxarır. Ultrasonikasiya sement və ya betonda nanomaterialların qarışdırılması, islanması və yayılması üçün effektiv vasitədir.
Mikro silisium bu gün betonda geniş istifadə olunur, bu da daha yüksək sıxılma gücünə və ya suya və kimyəvi maddələrə davamlı betonlara səbəb olur. Bu, material xərclərini və enerji istehlakını azalda bilər. Nano silisium və ya nanoborular kimi yeni nanomateriallar müqavimət və gücün daha da yaxşılaşmasına səbəb olur. Lakin nanomaterialların tam potensialını nümayiş etdirmək üçün etibarlı və səmərəli dispersiya texnikası tələb olunur. Zond tipli sonikatorlar hətta sement və beton kimi yüksək özlülüklü və pastaya bənzər şlamlarda belə nano-dispersiya istehsal etmək üçün ən etibarlı və effektiv texnikadır.
Ultrasəs Mikserləri ilə Mikro İncə Sement Məhlulu Dispersiyası
Draganović-in tədqiqat qrupu tədqiqat məqaləsini təqdim edir, müəlliflər ultrasəs texnologiyasından və adi laboratoriya həlledicilərindən istifadə edərək mikroincə sement məhlulunun dispersiyasını araşdırırlar. Tədqiqat ultrasəsin performansını müqayisə etmək məqsədi daşıyır – tədqiqatda xüsusilə sonicator UP400St – grout dispersiyasının ənənəvi üsulları ilə.
Tədqiqatçılar mikroincə sement hissəciklərinin hissəcik ölçüsü paylanmasını (PSD) və zeta potensialını qiymətləndirmək üçün müxtəlif dispersiya üsullarından istifadə edərək bir sıra təcrübələr apardılar. Dispersiya üsullarına UP400St sonikatorundan istifadə edərək ultrasəs müalicəsi, yüksək sürətli laboratoriya həllediciləri və hər iki üsulun kombinasiyası daxildir.
MultiSonoReactor MSR-4: Yüksək performanslı sement və betonun sənaye daxili istehsalı üçün ultrasəs daxili dispersiya.
Nəticələr göstərdi ki, UP400St sonikatorundan istifadə edərək ultrasəs dispersiyası adi laboratoriya həllediciləri ilə müqayisədə daha yaxşı hissəcik ölçüsü paylanmasına nail olub. Sonicator UP400St mikroincə sement hissəciklərinin yığılmasını effektiv şəkildə azaldır və daha homojen və dayanıqlı məhlul asqısı istehsal edir. Ultrasəs müalicəsi kiçik hissəciklərin paylanmasını yaxşılaşdırır, nəticədə hissəcik ölçüsünün paylanması diapazonu daha dar olur.
Müqayisə edilmiş dispersiya üsulları: 90 mm-lik disk və rotor-stator sistemi ilə təchiz edilmiş Vma-Getzmann Dispermat CV-3 həlledicisi. Hielscher UP400St ultrasəs cihazı H22 sonotrode ilə təchiz edilmişdir.
(Tədqiqat və şəkillər: ©Draganovic et al., 2020)
Bundan əlavə, ultrasəsin adi laboratoriya həllediciləri ilə birlikdə istifadəsi dispersiya səmərəliliyini daha da artırır, tək ultrasəs müalicəsi ilə müqayisədə daha incə hissəcik ölçüsü paylanmasına nail olur. Birləşdikdə, sonikasiya mikro-qarışdırma və nano-dispersiyanı təmin edir, həlledici isə bütün hissəciklərin ultrasəs kavitasiya zonasına daxil olmasını təmin edən makro-qarışdırmağa kömək edir. Bu, partiya əməliyyatında mikroincə sement məhlulunun hissəcik ölçüsünün paylanmasına (PSD) və zeta potensialına daha yaxşı nəzarət etməyə imkan verir. Bir axın hüceyrəsi reaktorundan istifadə edərkən, hissəciklərin dayandırılması avtomatik olaraq kavitasiya isti nöqtə zonasından keçir ki, əlavə qarışdırmaq lazımsız olsun.
Ümumilikdə, tədqiqat UP400St sonikatorunun mikroincə sement məhlulunu dağıtmaqda üstün performansını vurğulayır. Ultrasəs müalicəsi, xüsusən də adi laboratoriya həllediciləri ilə birləşdirildikdə, mikroincə sement hissəciklərinin vahid və dayanıqlı dayandırılmasına nail olmaq üçün yüksək effektiv və səmərəli üsul təklif edir.
Qeyd etmək lazımdır ki, məqalə ultrasəs və adi dispersiya üsulları arasında hərtərəfli müqayisəni təqdim edir və palçıq dispersiyasında sonikasiyanın üstün performansını vurğulayır.
(müq. Draganović və başqaları, 2020)
Ultrasəs homojenizatoru UP400St sement məhlulunun dispersiya səmərəliliyinə görə disklə təchiz edilmiş adi laboratoriya qarışdırıcı ilə və rotor-stator texnikasından istifadə etməklə müqayisə edilir. Tədqiqat göstərdi ki, ultrasəs dispersiyası təkcə effektiv üsul deyil, hətta rotor-stator texnikasından istifadə edən qarışdırıcıdan daha yaxşıdır.
(tədqiqat və qrafika: © Draganović et al., 2020)
Konkret Tədqiqat və İnkişaf
Konkret tədqiqat materialları və prosesləri axtarır:
- material xərclərini və enerji xərclərini azaltmaq
- yüksək ilkin və son müqavimət əldə edin
- sıxlığı və sıxılma gücünü yaxşılaşdırmaq
- iş qabiliyyətini, nasos qabiliyyətini və bitmə qabiliyyətini yaxşılaşdırmaq
- davamlılığı yaxşılaşdırmaq və keçiriciliyi azaltmaq
- büzülmə çatlarını, tozlanma və təbəqələşmə problemlərini azaldır
- kimyəvi müqavimət, məsələn, sulfat müqaviməti
Sement və Beton Qarışığı
Beton xüsusiyyətlərinin yaxşılaşdırılmasına gəldikdə, qarışdırma texnologiyası beton tərkibi qədər vacibdir. Qarışdırma vahid, yüksək keyfiyyətli beton istehsalında vacib bir addımdır. Çoxsaylı təlimatlar və qaydalar, məsələn, DIN EN 206 betonun və onun komponentlərinin tərkibini əhatə etsə də, sementin qarışdırılması və betonun qarışdırılmasının faktiki prosesi istifadəçinin ixtiyarına verilir.
Su, sement və əlavələrin bərabər şəkildə yayılması və incə miqyasda paylanması və aglomeratların kifayət qədər dağılması həlledicidir. Qeyri-kafi dispersiya və ya deaglomerasiya aşağı beton xüsusiyyətləri ilə nəticələnir. Suyun az olması və əlavələrin yüksək dozası səbəbindən, özü sıxlaşan betonun (SCC) və ultra yüksək möhkəm betonun (UHPC) qarışdırılması daha uzun qarışdırma müddəti və ya daha effektiv qarışdırma texnologiyası tələb edir.
Betonda Nanomateriallar
Sementin nəmləndirilməsi zamanı sərtləşən betonda nanoölçülü nəmləndirici məhsullar, məsələn, kalsium hidratları əmələ gəlir. Silisium və ya nanoboruların nanohissəcikləri betonun bərkiməsi zamanı sementin nanohissəciklərinə çevrilir. Kiçik hissəciklər daha qısa hissəcik məsafəsinə və daha sıx və daha az məsaməli materiala səbəb olur. Bu, sıxılma gücünü artırır və keçiriciliyi azaldır.
Nanoölçülü toz və materialların əsas dezavantajı islatma və qarışdırma zamanı aglomeratların əmələ gəlməsi tendensiyasıdır. Ayrı-ayrı hissəciklər yaxşı səpələnmədikcə, yığılma məruz qalan hissəciklərin səthini azaldır və aşağı beton xüsusiyyətlərinə səbəb olur.
UIP16000 ultrasəs prosessoru sement və betonun dispersiyası üçün yüksək performanslı homojenizatordur.
Nanomaterialların ultrasəs qarışığı
Ultrasonication qarışdırma, dağıtma və deaglomerasiya üçün çox təsirli bir vasitədir. Aşağıdakı şəkil buxarlanmış silisiumun suda ultrasəs dispersiyasının tipik nəticəsini göstərir.
200 mikrondan (D50) çox olan aglomerat hissəcik ölçüsündə başlanğıc (yaşıl əyri) hissəciklərin əksəriyyəti 200 nanometrdən aşağıya endirildi.
İstənilən Ölçüdə Ultrasonik Qarışdırma
Hielscher tədqiqat və tam miqyaslı emalda istifadə üçün ultrasəs qarışdırma cihazları təklif edir.
Laboratoriya Tədqiqatları və İnkişafı üçün Sonicatorlar
Hielscher ultrasəs laboratoriya homogenizatorları laboratoriya miqyasında tədqiqat və inkişaf üçün mükəmməl qarışdırma vasitəsidir. Hielscher laboratoriya sonicatorları adətən kiçik partiyaların ultrasəs qarışdırılması üçün istifadə olunur. Hielscher ultrasəs homojenizatorları miqyasın hazırlanması üçün dəqiq parametr nəzarəti və əla təkrarlanma təklif edir. Bu, müxtəlif formulaları qarışdırmağı və ultrasəs intensivliyinin və sonication müddətinin təsirini təyin etməyi asanlaşdırır.
İstehsalda Ultrasonik Inline Qarışdırma
Ölçmək üçün lazım olan ultrasəs qarışdırma avadanlığı dəqiq olaraq laboratoriya testinə əsasən müəyyən edilə bilər. Sement və ya betonun böyük həcmli axınlarını emal etmək üçün yüksək performanslı ultrasəs cihazları adətən axın reaktorlarından istifadə edərək davamlı axın rejimində işləyir. Bu, yüksək vahid qarışdırmağa və pasta və şlamların qüsursuz emalına imkan verir – hətta çox yüksək özlülükləri ilə.
Aşağıdakı cədvəl, emal ediləcək partiyanın həcmindən və ya axın sürətindən asılı olaraq ultrasəs aparatlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir:
| Partiya Həcmi | Axın | Tövsiyə olunan Cihazlar |
|---|---|---|
| 1 ilə 500 ml | 10-200 ml/dəq | UP100H |
| 10 ilə 2000 ml | 20 - 400 ml/dəq | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 ilə 4L/dəq | UIP2000hdT |
| 10-100 l | 2 ilə 10 L / dəq | UIP4000hdT |
| 15-150 l | 3 ilə 15 L/dəq | UIP6000hdT |
| na | 10-100 l/dəq | UIP16000 |
| na | daha böyük | klaster UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizdən soruşun!
Ədəbiyyat / İstinadlar
- 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.
Sonicatordan istifadə edərək sementin daxili qarışdırılması
Hielscher ultrasəs mikserləri adətən in-line quraşdırılır. Material ultrasəs reaktorunun qabına vurulur. Orada intensiv ultrasəs kavitasiyasına məruz qalır. Bütün hissəciklər müəyyən bir yoldan sonra qarışdırma kamerasından keçdikcə daxili sonikasiya yan keçməyi aradan qaldırır. Buna görə də, ultrasəsləmə adətən hissəcik ölçüsü paylama əyrisini genişləndirmək əvəzinə dəyişdirir.
Möhkəm və Asan Təmizlənir
Ultrasəs qarışdırma reaktoru axın hüceyrəsindən və sonotrodlardan ibarətdir. Heç bir rulmana ehtiyac yoxdur. Axın hüceyrə reaktorları (paslanmayan polad) sadə həndəsələrə malikdir və asanlıqla sökülə və təmizlənə bilər. Kiçik deşiklər və ya gizli künclər yoxdur.
Sement və Beton üçün Ultrasonikanın Digər Tətbiqləri
Sementlərin və betonların hazırlanmasında Hielscher ultrasəs cihazlarının istifadəsi yalnız sement premikslərinin və ya betonların qarışdırılması və yayılması ilə məhdudlaşmır. Ultrasəs mayelərin və şlamların deqazasiyası üçün çox təsirli vasitədir. Bu, sərtləşmədən sonra betonda qalan qaz baloncuklarının sayını və həcmini azaldır.
Ultrasonik ələk çalkalayıcılar kiçik hissəciklər üçün toz ələkləmə qabiliyyətini və keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq. Hielscher laboratoriya və sənaye tətbiqləri üçün ultrasəslə qarışdırılmış ələklər təklif edir.
Konkret Fon Məlumatı
Beton sementdən, məsələn, Portland sementindən və uçucu kül və şlak sement kimi digər sement tərkibli materiallardan, aqreqatdan (çınqıl, əhəngdaşı, qranit, qum), sudan və kimyəvi əlavələrdən ibarətdir. Tipik əlavələrə sürətləndiricilər və ya gecikdiricilər, plastifikatorlar, piqmentlər, silisium dumanı və ya Yüksək Reaktiv Metakaolin (HRM) daxildir. Mikro silisium betonda tipik bir əlavədir. Onun dezavantajı onun nisbətən yüksək qiyməti və operatorların və işçilərin sağlamlığına təsir edən çirklənmədir.