Ultralydblandingen af ​​cementpasta giver store fordele til præfabrikerede støbe-, tørstråle- og betonplanter. Dette omfatter: Kortere start- og slutindstillet tid, lavere dosering af superplasticizer, hurtigere og mere komplet hydration samt højere trykstyrke.

Traditionelle betonblandingsteknologier, som f.eks “on-road-blanding” eller roterende blandere giver utilstrækkelig blandingsvirkning til at sprede agglomerater af cementpartikler og andre cementholdige materialer, såsom flyveaske eller silica. Mens de ydre partikler af sådanne agglomerater udsættes for vand, forbliver de indre partikeloverflader tørre. Dette resulterer i langsom og ufuldstændig hydrering.

Fordele ved ultralydblandingsteknologi til beton

Ultralyddispergering er den mest avancerede teknologi til at deagglomerere og sprede mikron-størrelse og nano-størrelse materialer i væsker. Ultralydblanding bruger kavitationelle forskydningskræfter, der er mere effektive til blanding af materialer i fin størrelse end konventionelle roterende blandere og rotor-statorblandere. For cement, silica, flyveaske, pigmenter eller CNT'er øges ydeevnen af disse materialer signifikant ved ultralyddispergering, da det forbedrer partikelfordelingen og kontakten med vand.
Under hydrering – Reaktionen af ​​cement med vand – C-S-H-faser vokser nålagtige strukturer. Billederne nedenfor viser mikrostrukturen i cementpasta efter 5 timer hydrering. I den ultralydede cementpasta er C-S-H-faserne næsten 500 nm lange, mens C-S-H-faserne i den usonikerede pasta kun er omkring 100 nm.
 

Mikrostruktur af cementpasta efter 5 timer hydreringstid

med ultralydbehandling	uden ultralydbehandling
Portland cement pasta (CEM I 42,5 R), C. Rössler (2009) – Bauhaus Universitet Weimar

 
Ultralydkavitationel blanding fører til hurtigere vækst af CSH-faser.

 
Hydrationstemperatur

Indflydelse af Power Ultrasonication (PUS) på Time Temperature Curves of Cement Pastes

 
Kompressionsstyrke

 
Ultralydspulshastighed

Indflydelse af Power Ultrasonication (PUS) på ultralydspulshastigheden af ​​hydrerende cementpastaer

Væksten af ​​C-S-H-faser korrelerer med temperaturen i cementpastaen i hydreringsperioden (klik på højre grafik). I den ultralydblandede cementpasta hydrering starter ca. en time tidligere. Tidligere hydrering korrelerer med tidligere stigning i kompressionsstyrken (klik højre grafisk). Den øgede hydratationshastighed kan også måles ved hjælp af ultralydspulshastigheden.

Især for for- og tørstøbt beton fører dette til væsentligt kortere tid, indtil støbebetonen kan tages fra støbeformen. Undersøgelser af Bauhaus Universitet (Tyskland) viste følgende reduktion af indstillede tider.

En anden interessant fordel ved ultralydsblanding er indflydelsen på fluiditeten. Som vist i tabellen ovenfor, er nedgang i stigningen med ca. 30%. Dette giver mulighed for reduceret dosering af superblødgørere.
 

Procesintegration af ultralydsblandere i cementproduktion

Hielscher tilbyder ultralydsblandere til effektiv dispergering af cement, silica, flyveaske, pigmenter eller CNT'er. For det første skal ethvert tørt materiale forblandes med vand for at danne en høj koncentration – endnu pumpbar pasta. Hielscher ultralydsblander, deagglomererer og dispergerer partiklerne ved hjælp af kavitationsforskydning. Som følge heraf udsættes hele overfladen af hver partikel fuldt ud for vand.

Ultralydbehandling af cementpasta

I tilfælde af cementpasta starter hydrering efter ultralydsbehandling. Derfor bør Hielscher ultralydsblander anvendes inline, da cementpastaen ikke kan opbevares i lange perioder. Den skematiske tegning nedenfor illustrerer processen. I det næste trin tilsættes aggregatet, såsom sand eller grus og blandes med cementpastaen. Da cementpartiklerne allerede er godt dispergeret på det tidspunkt, blandes cementpastaen godt med aggregatet. Betonen er derefter klar til at blive fyldt i præfabrikerede forme eller til transport. En break-up tank ved siden af ultralydsblanderen kan bruges til at behandle mere kontinuerligt i tilfælde af ustabil beton efterspørgsel.

Ultrasonic Dispersing af Silica, Fly Ash og Nanomaterialer

Dispergeringen af silica, flyveaske, pigmenter eller andre nanomaterialer, såsom kulstofnanorør, kræver andre forarbejdningsintensiteter og energiniveauer. Af denne grund anbefaler vi en separat ultralydsblander til at producere en godt spredt gylle / pasta, der derefter tilsættes til betonblandingen. Klik på grafikken ovenfor for en skematisk tegning af denne proces.

Det ultralydsblandingsudstyr, der er nødvendigt til opskalering, kan bestemmes nøjagtigt baseret på pilotskalatest ved hjælp af en UIP1000hd sæt (1.000 watt). Tabellen nedenfor viser generelle enhedshenstillinger afhængigt af batchvolumen eller strømningshastighed for cementpasta, der skal behandles.