Hielscher Ultrasonics
Rádi s vámi probereme váš postup.
Zavolejte nám: +49 3328 437-420
Napište nám: info@hielscher.com

Ultrazvukové míchání cementové pasty do betonu

Ultrazvukové míchání cementové pasty nabízí velké výhody pro prefabrikáty, suché lití a betonárny. Mezi tyto výhody patří kratší počáteční a konečné doby tuhnutí, nižší dávkování superplastifikátoru, rychlejší a úplnější hydratace a také vyšší pevnost v tlaku.

Tradiční technologie míchání betonu, jako např “Míchání na cestách” nebo rotační míchačky, poskytují nedostatečný míchací účinek pro dispergaci aglomerátů cementových částic a jiných cementových materiálů, jako je popílek nebo oxid křemičitý. Zatímco vnější částice těchto aglomerátů jsou vystaveny vodě, vnitřní povrchy částic zůstávají suché. To má za následek pomalou a neúplnou hydrataci.

Výhody technologie ultrazvukového míchání betonu

Ultrazvuková dispergace je nejpokročilejší technologií pro deaglomeraci a dispergaci materiálů o velikosti mikronů a nanočástic v kapalinách. Ultrazvukové míchání využívá kavitační smykové síly, které jsou účinnější při míchání materiálů jemných rozměrů než konvenční rotační míchačky a míchačky rotor-stator. U cementu, oxidu křemičitého, popílku, pigmentů nebo CNT je výkon těchto materiálů výrazně zvýšen ultrazvukovou dispergací, protože zlepšuje distribuci částic a kontakt s vodou.

Během hydratace – reakce cementu s vodou – vznikají ve fázích C-S-H jehličkovité struktury. Obrázky níže ukazují mikrostrukturu v cementové pastě po 5 hodinách hydratace. V ultrazvukové cementové pastě jsou fáze CSH dlouhé téměř 500 nm, zatímco v nezsonikované pastě jsou fáze CSH kolem 100 nm.

 

Žádost o informace




Všimněte si našich Zásady ochrany osobních údajů.




Vysoce výkonný sonikátor UIP16000 pro velkoobjemové procesy, jako je míchání cementu nebo geopolymerizace pro výrobu stavebních materiálů.

Sonikátor UIP16000hdT pro dispergaci stavebních materiálů, jako je cement, geopolymery nebo beton.

Mikrostruktura cementové pasty po 5 hodinách hydratace
s ultrazvukovým zpracováním
bez ultrazvukového zpracování

Mikrostruktura cementové pasty po ultrazvukovém zpracování a 5 hodin

Mikrostruktura cementové pasty bez ultrazvukového zpracování a 5 hodin
portlandská cementová pasta (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Univerzita Bauhaus ve Výmaru

 
Míchání ultrazvukem indukovanou kavitací vede k rychlejšímu růstu C-S-H-fází.

 
Teplota hydratace

Vliv výkonové ultrazvuku (PUS) na křivky času a teploty cementových past

Vliv výkonové ultrazvuku (PUS) na křivky času a teploty cementových past

 
Pevnost v tlaku

Vliv výkonové ultrazvuku (PUS) na pevnost v tlaku tlakových hranolů. Studie byla provedena pomocí Hielscher sonikátor UIP1000hdT.

Vliv výkonové ultrazvuku (PUS) na pevnost v tlaku tlakových hranolů malty

 
Rychlost ultrazvukového pulzu

Vliv výkonové ultrazvuku (PUS) na ultrazvukovou pulzní rychlost hydratačních cementových past

Vliv výkonové ultrazvuku (PUS) na ultrazvukovou pulzní rychlost hydratačních cementových past

 

Růst C-S-H-fází koreluje s teplotou v cementové pastě během období hydratace (klikněte na obrázek vpravo). V ultrazvukem smíchané cementové pastě Hydratace začíná přibližně o hodinu dříve. Dřívější hydratace koreluje s dřívějším zvýšením pevnosti v tlaku. Zvýšená rychlost hydratace může být měřena také ultrazvukovou rychlostí pulzu.

Ultrazvukový dispergátor zlepšuje zpracování a kvalitu cementu.

Ultrazvukový řadový mixér (UIP1000hdT) pro průmyslové míchání cementu v kontinuálním průtokovém provozu.

 

Zejména u betonových prefabrikátů a betonu pro suché lití to vede k výrazně kratší době, než může být beton vyjmut z formy. Studie univerzity Bauhaus (Německo) ukázaly následující zkrácení nastavených časů.

Odkaz Diff. Výkon ultrazvuku
Počáteční sada 5 hod 15 min -29% 3 hod 45 min
Finálová sada 6 hod 45 min -33% 4 hod 30 min
Propad 122 mm (4,8 mm)″) +30% 158 mm (6,2 mm)″)

Další zajímavou výhodou ultrazvukového míchání je vliv na tekutost. Jak je uvedeno v tabulce výše, propad se zvyšuje přibližně o 30 %. To umožňuje snížené dávkování superplastifikátorů.

 

Procesní integrace ultrazvukových míchadel do výroby cementu

Hielscher nabízí ultrazvukové mixéry pro efektivní dispergaci cementu, oxidu křemičitého, popílku, pigmentů nebo CNT. Za prvé, jakýkoli suchý materiál by měl být předem smíchán s vodou, aby se vytvořila vysoce koncentrovaná, ale čerpatelná pasta. Ultrazvukový mixér Hielscher deaglomeruje a disperguje částice pomocí kavitačního smyku. Výsledkem je, že celý povrch každé částice je plně vystaven vodě.

Ultrazvukové zpracování cementové pasty

V případě cementové pasty začíná hydratace po ultrazvukovém zpracování. Proto by měl být ultrazvukový mixér Hielscher používán inline, protože cementová pasta nemůže být skladována po dlouhou dobu. Níže uvedený schematický nákres znázorňuje proces. V dalším kroku se přidá kamenivo, jako je písek nebo štěrk, a smíchá se s cementovou pastou. Vzhledem k tomu, že částice cementu jsou v této fázi již dobře rozptýleny, cementová pasta se dobře mísí s kamenivem. Beton je poté připraven k plnění do prefabrikovaných forem nebo k přepravě. V případě nestálé poptávky po betonu lze použít rozbíjecí nádrž vedle ultrazvukového mixéru ke kontinuálnějšímu zpracování.
Přečtěte si více o ultrazvukové deaglomeraci cementových částic!

Ultrazvuková dispergace oxidu křemičitého, popílku a nanomateriálů


Zpracování cementové pasty pomocí Hielscher sonikátorů v kontinuálním průtokovém procesu.

Dispergace oxidu křemičitého, popílku, pigmentů nebo jiných nanomateriálů, jako jsou uhlíkové nanotrubice, vyžaduje jiné intenzity zpracování a energetické hladiny. Z tohoto důvodu doporučujeme samostatný ultrazvukový mixér pro výrobu dobře rozptýlené suspenze/pasty, která se poté přidá do betonové směsi. Kliknutím na obrázek výše zobrazíte schematický nákres tohoto procesu.

Ultrazvukové míchací zařízení potřebné pro škálování lze přesně určit na základě pilotních testů pomocí UIP1000hdT, což je 1 000 wattů výkonný pilotní sonikátor. V níže uvedené tabulce jsou uvedena obecná doporučení pro zařízení v závislosti na objemu šarže nebo průtoku cementové pasty, která má být zpracována.

Objem dávky Průtok Doporučená zařízení
0.1 až 10L 0.2 až 2 l/min UIP1000hdT, UIP1500hdT
10 až 50 l 2 až 10 l/min UIP4000hdT
15 až 150 l 3 až 15 l/min UIP6000hdT
Není k dispozici 10 až 50 l/min UIP16000
Není k dispozici větší shluk UIP16000

S až 16kW ultrazvukového míchacího výkonu na jednu ultrazvukovou sondu nabízí Hielscher výpočetní výkon potřebný pro velkoobjemové aplikace. Tato technologie se snadno testuje a lineárně se škáluje.

Cementová spárovací hmota může být účinně dispergována v nanoměřítku pomocí sonikátoru typu sondy UP400St.

Sonikátor typu sondy UP400ST pro disperzi mikrojemné cementové spárovací hmoty
(Studie a obrázek: ©Draganovic et al., 2020)

Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!

Vyžádejte si více informací

Použijte prosím níže uvedený formulář a vyžádejte si další informace o Hielscher sonikátorech pro zpracování cementu, podrobnosti o aplikaci a ceny. Rádi s vámi prodiskutujeme váš proces související s cementem a nabídneme vám výkonný sonikátor, který splní vaše požadavky!









Vezměte prosím na vědomí naše Zásady ochrany osobních údajů.




Literatura / Reference



Vysoce výkonný ultrazvuk! Produktová řada Hielscher pokrývá celé spektrum od kompaktního laboratorního ultrasonicator přes stolní jednotky až po plně průmyslové ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k průmyslová velikost.

Rádi s vámi probereme váš postup.

Let's get in contact.