Yüksək performanslı beton üçün ultrasəsli qarışdırma
Mikro- və nanosilikanın və ya nanoboruların istifadəsi yüksək performanslı betonun sıxılma möhkəmliyinin yaxşılaşmasına gətirib çıxarır. Ultrasəslə emal sementdə və ya betonda nanomaterialların qarışdırılması, isladılması və dispersləşdirilməsi üçün effektiv vasitədir.
Mikrosilika bu gün betonda geniş istifadə olunur və daha yüksək sıxılma möhkəmliyinə və ya suya və kimyəvi maddələrə davamlı betonların alınmasına gətirib çıxarır. Bu, material xərclərini və enerji sərfini azalda bilər. Nanosilika və ya nanoborular kimi yeni nanomateriallar davamlılığı və möhkəmliyi daha da yaxşılaşdırır. Lakin nanomaterialların tam potensialını üzə çıxarmaq üçün etibarlı və səmərəli dispersləşdirmə üsulu tələb olunur. Zond tipli sonikatorlar hətta sement və beton kimi yüksək özlülüklü və pastayabənzər suspenziyalarda da nanodispersiya yaratmaq üçün ən etibarlı və effektiv vasitədir.
Ultrasəsli qarışdırıcılarla mikroincə sement inyeksiya məhlulunun dispersləşdirilməsi
Draganovićin tədqiqat qrupunun təqdim etdiyi elmi məqalədə müəlliflər ultrasəs texnologiyası və ənənəvi laboratoriya dissolverlərindən istifadə etməklə mikroincə sement inyeksiya məhlulunun dispersləşdirilməsini araşdırırlar. Tədqiqatın məqsədi ultrasəsin – bu tədqiqatda konkret olaraq UP400St sonikatorunun – performansını inyeksiya məhlulunun ənənəvi dispersləşdirmə üsulları ilə müqayisə etməkdir.
Tədqiqatçılar mikroincə sement hissəciklərinin ölçü paylanmasını (PSD) və zeta potensialını qiymətləndirmək üçün müxtəlif dispersləşdirmə üsullarından istifadə edərək bir sıra təcrübələr aparıblar. Dispersləşdirmə üsullarına UP400St sonikatoru ilə ultrasəslə emal, yüksək sürətli laboratoriya dissolverləri və hər iki üsulun birləşdirilməsi daxildir.
MultiSonoReactor MSR-4: Yüksək performanslı sement və betonun sənaye miqyasında axın xəttində istehsalı üçün axın xəttində ultrasəsli dispersləşdirmə.
Nəticələr göstərdi ki, UP400St sonikatoru ilə ultrasəsli dispersləşdirmə ənənəvi laboratoriya dissolverləri ilə müqayisədə hissəcik ölçülərinin əhəmiyyətli dərəcədə daha yaxşı paylanmasını təmin edir. UP400St sonikatoru mikroincə sement hissəciklərinin aqlomerasiyasını effektiv şəkildə azaldır və daha homogen və sabit inyeksiya məhlulu suspenziyası yaradır. Ultrasəslə emal daha kiçik hissəciklərin paylanmasını yaxşılaşdıraraq hissəcik ölçülərinin daha dar paylanma diapazonunu təmin edir.
Müqayisə edilən dispersləşdirmə üsulları: 90-mm disk və rotor-stator sistemi ilə təchiz edilmiş Vma-Getzmann Dispermat CV-3 dissolveri. Hielscher UP400St ultrasəs cihazı H22 sonotrodu ilə təchiz edilmişdir.
(Tədqiqat və şəkillər: ©Draganovic et al., 2020)
Bundan əlavə, ultrasəsin ənənəvi laboratoriya dissolverləri ilə birlikdə istifadəsi dispersləşdirmənin səmərəliliyini daha da artıraraq yalnız ultrasəslə emalla müqayisədə daha incə hissəcik ölçüsü paylanmasını təmin edir. Birlikdə istifadə edildikdə ultrasəslə emal mikroqarışdırmanı və nanodispersiyanı təmin edir, dissolver isə bütün hissəciklərin ultrasəs kavitasiyası zonasına daxil olmasını təmin edərək makroqarışdırmaya töhfə verir. Bu, partiyalarla emal zamanı mikroincə sement inyeksiya məhlulunun hissəcik ölçüsü paylanmasına (PSD) və zeta potensialına daha yaxşı nəzarət etməyə imkan verir. Axın hüceyrəli reaktordan istifadə edildikdə hissəcik suspenziyası avtomatik olaraq kavitasiyanın intensiv olduğu zonadan keçir və əlavə qarışdırmaya ehtiyac qalmır.
Ümumilikdə, tədqiqat mikroincə sement inyeksiya məhlulunun dispersləşdirilməsində UP400St sonikatorunun üstün performansını vurğulayır. Ultrasəslə emal, xüsusən ənənəvi laboratoriya dissolverləri ilə birlikdə istifadə edildikdə, mikroincə sement hissəciklərinin bərabər paylanmış və sabit suspenziyasını əldə etmək üçün yüksək dərəcədə effektiv və səmərəli üsul təqdim edir.
Qeyd etmək lazımdır ki, məqalədə ultrasəs və ənənəvi dispersləşdirmə üsulları hərtərəfli müqayisə edilir və inyeksiya məhlulunun dispersləşdirilməsində ultrasəslə emalın üstün performansı vurğulanır.
(bax: Draganović et al., 2020)
UP400St ultrasəs homogenizatoru sement inyeksiya məhlulunun dispersləşdirilməsinin səmərəliliyi baxımından disklə təchiz edilmiş adi laboratoriya qarışdırıcısı ilə və rotor-stator üsulundan istifadə etməklə müqayisə edilir. Tədqiqat göstərdi ki, ultrasəsli dispersləşdirmə yalnız effektiv üsul olmaqla qalmır, hətta rotor-stator üsulundan istifadə edən qarışdırıcıdan da daha yaxşıdır.
(tədqiqat və qrafik: © Draganović et al., 2020)
Beton üzrə tədqiqat və işləmələr
Beton üzrə tədqiqatlarda aşağıdakı məqsədlər üçün materiallar və proseslər axtarılır:
- material və enerji xərclərini azaltmaq
- yüksək ilkin və son davamlılıq əldə etmək
- sıxlığı və sıxılma möhkəmliyini yaxşılaşdırmaq
- işlənmə, nasosla vurulma və səthin son işlənməsi qabiliyyətini yaxşılaşdırmaq
- uzunömürlülüyü artırmaq və keçiriciliyi azaltmaq
- yığılma çatlarını, tozlanmanı və laylara ayrılma problemlərini azaltmaq
- kimyəvi davamlılıq, məsələn, sulfatlara davamlılıq
Sement və betonun qarışdırılması
Betonun xassələrinin yaxşılaşdırılmasında qarışdırma texnologiyası betonun tərkibi qədər vacibdir. Qarışdırma bircins, yüksək keyfiyyətli beton istehsalında mühüm mərhələdir. Çoxsaylı təlimat və normalar, məsələn, DIN EN 206, betonun və onun komponentlərinin tərkibini əhatə etsə də, sement və betonun faktiki qarışdırılması prosesi istifadəçinin öhdəsinə buraxılır.
Suyun, sementin və əlavələrin incə miqyasa qədər bərabər dispersləşdirilməsi və paylanması, həmçinin aqlomeratların kifayət qədər dispersləşdirilməsi həlledici əhəmiyyət daşıyır. Qeyri-kafi dispersləşdirmə və ya deaqlomerasiya betonun xassələrinin pisləşməsinə gətirib çıxarır. Su miqdarının az və əlavələrin dozasının yüksək olması səbəbindən özüsıxlaşan betonun (SCC) və ultra yüksək möhkəmlikli betonun (UHPC) qarışdırılması daha uzun qarışdırma müddəti və ya daha effektiv qarışdırma texnologiyası tələb edir.
Yüksək güclü ultrasəsin sement pastalarının hidratasiyasını və möhkəmlik qazanmasını necə yaxşılaşdırdığını və sürətləndirdiyini öyrənin!
Betonda nanomateriallar
Sementin hidratasiyası zamanı bərkiyən betonda kalsium hidratları kimi nanoölçülü hidratasiya məhsulları əmələ gəlir. Betonun bərkiməsi zamanı silisium dioksidinin nanohissəcikləri və ya nanoborular sement nanohissəciklərinə çevrilir. Daha kiçik hissəciklər hissəciklər arasındakı məsafənin azalmasına və daha sıx, daha az məsaməli materialın yaranmasına gətirib çıxarır. Bu, sıxılma möhkəmliyini artırır və keçiriciliyi azaldır.
Lakin nanoölçülü tozların və materialların əsas çatışmazlığı islatma və qarışdırma zamanı aqlomeratlar əmələ gətirməyə meyilli olmalarıdır. Ayrı-ayrı hissəciklər yaxşı dispersləşdirilmədikdə aqlomerasiya hissəciklərin açıq səth sahəsini azaldaraq betonun xassələrinin pisləşməsinə gətirib çıxarır.
UIP16000 ultrasəs prosessoru sement və betonun dispersləşdirilməsi üçün yüksək performanslı homogenizatordur
Ultrasəsli qarışdırma: Sement pastalarında nanomaterialların homogen dispersləşdirilməsi
Ultrasəslə emal qarışdırma, dispersləşdirmə və deaqlomerasiya üçün çox effektiv vasitədir. Aşağıdakı şəkil pirogen silisium dioksidinin suda ultrasəslə dispersləşdirilməsinin tipik nəticəsini göstərir.
Ultrasəsli dispersləşdirmədən istifadə etməklə nanoarmaturlaşdırılmış sement məhlulları haqqında daha ətraflı oxuyun!
Başlanğıcda (yaşıl əyri) aqlomerat hissəciklərinin ölçüsü 200 mikrondan (D50) böyük olduğu halda, hissəciklərin əksəriyyətinin ölçüsü 200 nanometrdən aşağıya endirilmişdir.
İstənilən miqyasda ultrasəsli qarışdırma
Hielscher tədqiqatlarda və tam miqyaslı emalda istifadə üçün ultrasəsli qarışdırma cihazları təklif edir.
Laboratoriya tədqiqatları və işləmələri üçün sonikatorlar
Hielscher ultrasəsli laboratoriya homogenizatorları laboratoriya miqyasında tədqiqat və işləmələr üçün mükəmməl qarışdırma vasitəsidir. Hielscher laboratoriya sonikatorları adətən kiçik partiyaların ultrasəslə qarışdırılması üçün istifadə olunur. Hielscher ultrasəs homogenizatorları miqyasın böyüdülməsinə hazırlıq üçün parametrlərə dəqiq nəzarət və əla təkrarlana bilmə təmin edir. Bu, müxtəlif formulaların qarışdırılmasını, ultrasəslə emalın intensivliyinin və müddətinin təsirinin müəyyənləşdirilməsini asanlaşdırır.
İstehsalda axın xəttində ultrasəsli qarışdırma
Miqyasın böyüdülməsi üçün lazım olan ultrasəsli qarışdırma avadanlığı laboratoriya sınağı əsasında dəqiq müəyyən edilə bilər. Böyük həcmli sement və ya beton axınlarını emal etmək üçün yüksək performanslı ultrasəs cihazları adətən axınlı reaktorlardan istifadə etməklə fasiləsiz axın rejimində işlədilir. Bu, yüksək dərəcədə bircins qarışdırmaya və pastaların və suspenziyaların qüsursuz emalına imkan verir – hətta özlülük çox yüksək olduqda belə.
Aşağıdakı cədvəl emal ediləcək partiyanın həcmindən və ya axın sərfindən asılı olaraq ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal gücü barədə məlumat verir:
| Partiyanın həcmi | Axın sərfi | Tövsiyə olunan cihazlar |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha böyük | cihaz klasteri: UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizə sual verin!
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.
Sonikatordan istifadə etməklə sementin axın xəttində qarışdırılması
Hielscher ultrasəsli qarışdırıcıları adətən axın xəttində quraşdırılır. Material nasosla ultrasəs reaktorunun qabına vurulur. Orada intensiv ultrasəs kavitasiyasına məruz qalır. Axın xəttində ultrasəslə emal kənardan keçməni aradan qaldırır, çünki bütün hissəciklər müəyyən edilmiş yol üzrə qarışdırma kamerasından keçir. Buna görə də ultrasəslə emal adətən hissəcik ölçüsü paylanması əyrisini genişləndirmək əvəzinə onun yerini dəyişir.
Möhkəm və asan təmizlənən
Ultrasəsli qarışdırma reaktoru axın hüceyrəsindən və sonotrodlardan ibarətdir. Yastıqlara ehtiyac yoxdur. Axın hüceyrəli reaktorlar (paslanmayan poladdan) sadə həndəsi quruluşa malikdir və asanlıqla sökülüb təmizlənə bilər. Kiçik dəliklər və ya gizli künclər yoxdur.
Sement və beton üçün ultrasəsin digər tətbiqləri
Sementlərin və betonların hazırlanmasında Hielscher ultrasəs cihazlarının istifadəsi sementin ilkin qarışıqlarının və ya betonların qarışdırılması və dispersləşdirilməsi ilə məhdudlaşmır. Ultrasəs mayelərin və suspenziyaların qazsızlaşdırılması üçün çox effektiv vasitədir. Bu, bərkimədən sonra betonda qalan qaz qabarcıqlarının sayını və həcmini azaldır.
Ultrasəsli ələk silkələyiciləri kiçik hissəcikli tozların ələnməsinin məhsuldarlığını və keyfiyyətini artırır. Hielscher laboratoriya və sənaye tətbiqləri üçün ultrasəslə hərəkətə gətirilən ələklər təklif edir.
Beton haqqında ümumi məlumat
Beton sementdən, məsələn, Portland sementindən və uçucu kül və şlak sementi kimi digər sementləşdirici materiallardan, doldurucudan (çınqıl, əhəngdaşı, qranit, qum), sudan və kimyəvi əlavələrdən ibarətdir. Tipik əlavələrə sürətləndiricilər və ya ləngidicilər, plastifikatorlar, piqmentlər, silisium dioksidi tüstüsü və ya yüksək reaktivlikli metakaolin (HRM) daxildir. Mikrosilika betonda istifadə olunan tipik əlavədir. Onun çatışmazlığı nisbətən yüksək qiyməti və operatorların və işçilərin sağlamlığına təsir edən çirklənmədir.