Ultralydsmixing til højtydende beton
Anvendelsen af mikro- og nanosilica eller nanorør fører til forbedringer i kompressionsstyrken af højtydende beton. Ultralydbehandling er et effektivt middel til blanding, befugtning og spredning af nanomaterialer i cement eller beton.
Mikro silica anvendes i vid udstrækning i beton i dag, hvilket fører til højere trykstyrke eller vand- og kemikalieresistente beton. Det kan reducere materialomkostninger og energiforbrug. Nye nanomaterialer, såsom nanosilicium eller nanorør føre til yderligere forbedringer i modstand og styrke.
Beton baggrundsinformation
Beton består af Cementf.eks. Portlandcement og andre cementmaterialer, såsom flyveaske og slaggcement, aggregat (grus, kalksten, granit, sand), vand og kemiske blandinger. Typiske blandinger omfatter acceleratorer eller retarderingsmidler, blødgørere, pigmenter, silica-damp eller højreaktivitetsmetakaolin (HRM). Mikro silica er en typisk blanding i beton. Dens ulempe er dens forholdsvis høje omkostninger og forurening, som påvirker operatørerne’ sundhed.
Betonforskning og -udvikling
Betonforskning søger materialer og processer til:
- reducere materialomkostninger og energikostnader
- opnå høj indledende og endelig modstand
- forbedre densitet og trykstyrke
- forbedre arbejdbarhed, pumpbarhed og finish
- forbedre holdbarheden og reducere permeabiliteten
- reducere krympesprækker, støv og delamineringsproblemer
- kemisk resistens, fx sulfatresistens
Cement Og Betonblanding
Når det kommer til forbedringer i betonegenskaber, er blandeteknologi lige så vigtig som betonkomposition. Blanding er et vigtigt skridt i produktionen af ensartet beton af høj kvalitet. Selv om mange retningslinjer og forskrifter, f.eks. DIN EN 206 dækker sammensætningen af beton og dets komponenter, overlades den egentlige proces med cementblanding og betonblanding til brugeren.
Det er afgørende, at vand, cement og blandinger er jævnt fordelt og fordelt ned til en fin skala, og at agglomeraterne er tilstrækkeligt dispergerede. Utilstrækkelig dispergering eller deagglomerering resulterer i ringere betonegenskaber. På grund af det lave vandindhold og den høje dosering af blandinger kræver blandingen af selvkompakterende beton (SCC) og ultrahøjstyrkebeton (UHPC) en længere blandingstid eller en mere effektiv blandingsteknologi.
Nanomaterialer I Beton
Under hydrering af cement nanoskalahydrering produkter, såsom calciumhydrater dannes i hærdning beton. Nano partikler af silica eller nanorør bliver til nanopartikler af cement under størkning af betonen. Mindre partikler fører til kortere partikelafstand og et tættere og mindre porøst materiale. Dette øger trykstyrken og reducerer permeabiliteten.
En stor ulempe ved nanosering af pulver og materialer er imidlertid tendensen til at danne agglomerater under befugtning og blanding. Medmindre de enkelte partikler er godt dispergerede, reducerer agglomerering den eksponerede partikeloverflade, der fører til ringere betonegenskaber.
Ultralyd blanding af nanomaterialer
Ultralydning er et meget effektivt middel til blanding, sprede og deagglomerering. Billedet nedenfor viser et typisk resultat af ultralyd dispergering af røget silica i vand.
Begyndelse (grøn kurve) ved en agglomeratpartikelstørrelse på mere end 200 mikron (D50) blev de fleste partikler reduceret til mindre end 200 nanometer.
Ultralydsblanding ved enhver skala
Hielscher tilbyder ultralyd blandingsanordninger til brug i forskning og fuld skala behandling.
Laboratorieforskning og -udvikling
Hielscher Ultrasonic Laboratorieapparater er det perfekte blandingsværktøj til laboratorium R&D. Laboratorieindretningerne anvendes typisk til ultralydsblanding af små partier. Hielscher ultralydsenheder giver en nøjagtig parameterstyring og fremragende reproducerbarhed til forberedelsen af skalaen. Dette gør det nemt at blande forskellige formuleringer og bestemme virkningen af ultralydintensitet og varighed af sonikering.
Ultralydsmixing i produktion
Det ultralydblandingsudstyr, der er nødvendigt til opskalering, kan bestemmes nøjagtigt baseret på laboratorietesten. Tabellen nedenfor viser generelle enhedshenstillinger afhængigt af batchvolumen eller strømningshastighed, der skal behandles.
| Batch Volumen | Strømningshastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|
| 10 til 2000 ml | 20 til 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400S |
| 0.1 til 20L | 0.2 til 4L / min | UIP1000hd UIP2000hd |
| 10 til 100 l | 2 til 10 l / min | UIP4000 |
| na | 10 til 100 l / min | UIP16000 |
| na | større | klynge af UIP16000 |
Inline Blanding
Hielscher ultralydsmixere er typisk installeret in-line. Materialet pumpes ind i ultralydreaktorbeholderen. Der er det udsat for intens ultralydskavitation. Inline sonication eliminerer forbigående, da alle partikler passerer blandekammeret efter en bestemt vej. Derfor skifter ultralydningen typisk partikelstørrelsesfordelingskurven i stedet for at udvide den.
Robust og nem at rengøre
En ultralydblandingsreaktor består af strømningscellen og sonotrode. Der kræves ingen lejer. Flowcellereaktorer (rustfrit stål) har enkle geometrier og dåser let demonteres og rengøres. Der er ingen små åbninger eller skjulte hjørner.
Andre anvendelser af ultralyd til cement og beton
Anvendelsen af Hielscher ultralydsenheder til fremstilling af cement og beton er ikke begrænset til blanding og dispergering af cementblandinger eller beton. Ultralyd er et meget effektivt middel til afgasning af væsker og opslæmninger. Dette reducerer antallet og mængden af gasbobler indesluttet i betonen efter hærdning.
Ultralydsigteindretninger forbedre gennemløb og kvalitet af pulver sigtning for små partikler. Hielscher tilbyder ultralydsirrigerede siver til laboratorie og industriel anvendelse.