Ултразвуково смесване на циментова паста за бетон

Ултразвуковото смесване на циментова паста предлага големи предимства за сглобяеми формовани, сухи и бетонови инсталации. Тези предимства включват по-кратки начални и крайни настройки време, по-ниска доза суперпластификатор, по-бърза и по-пълна хидратация, както и по-висока якост на натиск.

Традиционни технологии за смесване на бетон, като “смесване на пътя” или ротационни смесители, осигуряват недостатъчно смесително действие за разпръскване на агломерати от циментови частици и други циментови материали, като летлива пепел или силициев диоксид. Докато външните частици на такива агломерати са изложени на вода, вътрешните повърхности на частиците остават сухи. Това води до бавна и непълна хидратация.

Предимства на ултразвуковата технология за смесване на бетон

Ултразвуковото диспергиране е най-модерната технология за деагломериране и диспергиране на материали с микронни и наноразмери в течности. Ултразвуковото смесване използва кавитационни сили на срязване, които са по-ефективни при смесването на фини материали от конвенционалните ротационни смесители и роторно-статорни смесители. За цимент, силициев диоксид, летлива пепел, пигменти или CNT производителността на тези материали се увеличава значително чрез ултразвуково диспергиране, тъй като подобрява разпределението на частиците и контакта с водата.

По време на хидратацията - реакцията на цимента с вода - C-S-H-фазите растат игловидни структури. Снимките по-долу показват микроструктурата на циментовата паста след 5 часа хидратация. В ултразвуковата циментова паста C-S-H-фазите са дълги почти 500 nm, докато в незвуковата паста C-S-H-фазите са около 100 nm.

Микроструктура на циментовата паста след 5 часа хидратация

с ултразвукова обработка	без ултразвукова обработка
Портланд циментова паста (CEM I42.5R), К. Рьослер (2009) – Университет Баухаус Ваймар

 
Смесването чрез ултразвуково индуцирана кавитация води до по-бърз растеж на C-S-H-фазите.

 
Температура на хидратация

Влияние на силовата ултразвукова обработка (PUS) върху кривите време-температура на циментовите пасти

 
Якост на натиск

Влияние на силовия ултразвук (PUS) върху якостта на натиск на призмите на хоросана

 
Скорост на ултразвуковия пулс

Влияние на силовата ултразвукова обработка (PUS) върху скоростта на ултразвуковия импулс на хидратиращите циментови пасти

Растежът на C-S-H-фазите корелира с температурата в циментовата паста по време на периода на хидратация (щракнете върху дясната графика). В ултразвуково смесената циментова паста Хидратацията започва около един час по-рано. По-ранната хидратация корелира с по-ранно увеличаване на силата на натиск. Повишената скорост на хидратация може да бъде измерена и чрез скоростта на ултразвуковия импулс.

По-специално за сглобяем и сух бетон това води до значително по-кратко време, докато отлятият бетон може да бъде изваден от формата. Проучванията на Университета Баухаус (Германия) показват следното намаляване на зададените времена.

Друго интересно предимство на ултразвуковото смесване е влиянието върху течливостта. Както е показано в таблицата по-горе, спадът се увеличава с около 30%. Това позволява намалена доза суперпластификатори.

Интегриране на процеса на ултразвукови смесители в производството на цимент

Hielscher предлага ултразвукови смесители за ефективно диспергиране на цимент, силициев диоксид, летлива пепел, пигменти или CNT. Първо, всеки сух материал трябва да бъде предварително смесен с вода, за да се образува паста с висока концентрация, но може да се изпомпва. Ултразвуковият миксер Hielscher деагломерира и диспергира частиците с помощта на кавитационно срязване. В резултат на това цялата повърхност на всяка частица е напълно изложена на вода.

Ултразвукова обработка на циментова паста

В случай на циментова паста, хидратацията започва след ултразвукова обработка. Следователно ултразвуковият миксер Hielscher трябва да се използва вграден, тъй като циментовата паста не може да се съхранява за дълги периоди. Схематичният чертеж по-долу илюстрира процеса. В следващата стъпка се добавя инертният материал, като пясък или чакъл, и се смесва с циментовата паста. Тъй като циментовите частици вече са добре диспергирани на този етап, циментовата паста се смесва добре с инертния материал. След това бетонът е готов за пълнене в сглобяеми форми или за транспортиране. Резервоар за разбиване до ултразвуковия смесител може да се използва за по-продължителна обработка в случай на нестабилно търсене на бетон.
Прочетете повече за ултразвуковата деагломерация на циментови частици!

Ултразвуково диспергиране на силициев диоксид, летлива пепел и наноматериали

Диспергирането на силициев диоксид, летлива пепел, пигменти или други наноматериали, като въглеродни нанотръби, изисква други интензитети на обработка и енергийни нива. Поради тази причина препоръчваме отделен ултразвуков миксер за производство на добре диспергирана суспензия/паста, която след това се добавя към бетонната смес. Моля, кликнете върху графиката по-горе за схематичен чертеж на този процес.

Ултразвуковото смесително оборудване, необходимо за мащабиране, може да бъде определено точно въз основа на тестове с пилотен мащаб с помощта на UIP1000hdT, който е 1000-ватов мощен пилотен соникатор. Таблицата по-долу показва общи препоръки за устройството в зависимост от обема на партидата или дебита на циментовата паста, която ще се обработва.

С до 16 kW ултразвукова мощност на смесване на една ултразвукова сонда, Hielscher предлага изчислителната мощност, необходима за приложения с голям обем. Тази технология е лесна за тестване и се мащабира линейно.