Η υπερηχητική ανάμιξη της πάστας τσιμέντου προσφέρει μεγάλα οφέλη για προκατασκευασμένα χύτευση, drycast και συγκεκριμένα φυτά. Αυτό περιλαμβάνει: Shorter αρχικές και τελικές καθορισμένο χρόνο, χαμηλότερη δοσολογία υπερρευστοποιητής, ταχύτερη και πληρέστερη ενυδάτωση, καθώς και μεγαλύτερη αντοχή σε θλίψη.

Παραδοσιακά συγκεκριμένες τεχνολογίες ανάμειξης, όπως “στο δρόμο-ανάμιξης” ή οι περιστροφικοί αναμικτήρες παρέχουν ανεπαρκή δράση ανάμιξης για τη διασπορά συσσωματωμάτων σωματιδίων τσιμέντου και άλλων τσιμεντωδών υλικών, όπως ιπτάμενη τέφρα ή διοξείδιο του πυριτίου. Ενώ τα εξωτερικά σωματίδια τέτοιων συσσωματωμάτων εκτίθενται στο νερό, οι εσωτερικές επιφάνειες σωματιδίων παραμένουν ξηρές. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα αργή και ατελή ενυδάτωση.

Οφέλη της τεχνολογίας ανάμιξης υπερήχων για σκυρόδεμα

Υπερήχων διασπορά είναι η πιο προηγμένη τεχνολογία για να αποσυσσωματώσει και να διασκορπίσει micron-μέγεθος και νανο-μέγεθος υλικά σε υγρά. Υπερήχων ανάμειξη χρησιμοποιεί σπηλαίωση δυνάμεις διάτμησης που είναι πιο αποτελεσματική στην ανάμιξη των υλικών λεπτού μεγέθους από τους συμβατικούς περιστροφικούς αναμικτήρες και ρότορα-στάτορα μίξερ. Για τσιμέντο, διοξείδιο του πυριτίου, ιπτάμενη τέφρα, χρωστικές ουσίες ή CNT, η απόδοση αυτών των υλικών αυξάνεται σημαντικά με υπερηχητική διασπορά, καθώς βελτιώνει την κατανομή σωματιδίων και την επαφή με το νερό.
Κατά τη διάρκεια της ενυδάτωσης – η αντίδραση του τσιμέντου με το νερό – C-S-H-φάσεις μεγαλώνουν βελονοειδείς δομές. Οι παρακάτω εικόνες δείχνουν την μικροδομή σε πάστα τσιμέντου μετά από 5 ώρες ενυδάτωσης. Στην πάστα υπερήχους τσιμέντου, οι C-S-H-φάσεις είναι σχεδόν 500 nm μακρά, ενώ στο unsonicated πάστα, C-S-H-φάσεις είναι γύρω 100nm, μόνο.
 

Μικροδομή Επικόλληση τσιμέντου Μετά από 5 ώρες Ενυδάτωση Ώρα

με υπερηχητική επεξεργασία	χωρίς υπερήχων επεξεργασίας
Portland Cement Επικόλληση (CEM I42.5R), Γ Rössler (2009) – Πανεπιστήμιο του Μπάουχαους Βαϊμάρη

 
Η υπερηχητική σπηλαίωση ανάμειξη οδηγεί σε ταχύτερη ανάπτυξη των C-S-H-φάσεις.

 
ενυδάτωση θερμοκρασίας

Επίδραση της ισχύος Υπερήχους (PUS) στις καμπύλες χρόνου-θερμοκρασίας του Πάστες Τσιμέντου

 
συμπιεστικές δύναμη

 
Υπερηχογράφημα Pulse Velocity

Επίδραση της ισχύος Υπερήχους (PUS) σε υπερηχητικό παλμό ταχύτητα της ενυδάτωσης Πάστες Τσιμέντου

Η ανάπτυξη των C-S-H-φάσεις συσχετίζεται με τη θερμοκρασία στην πάστα τσιμέντου κατά τη διάρκεια της περιόδου ενυδάτωσης (κάντε κλικ στα δεξιά γραφικών). Στην πάστα υπερηχητικά αναμεμιγμένου τσιμέντου, η ενυδάτωση ξεκινά περίπου. μία ώρα νωρίτερα. Νωρίτερα ενυδάτωση συσχετίζεται με την προηγούμενη αύξηση της συμπίεσης αντοχής (κάντε κλικ δεξιά γραφικών). Η αυξημένη ταχύτητα ενυδάτωσης μπορεί να μετρηθεί με την ταχύτητα του παλμού υπερήχων, πάρα πολύ.

Ειδικότερα για προκατασκευασμένα και drycast συγκεκριμένα, αυτό οδηγεί σε σημαντικά μικρότερο χρονικό διάστημα έως ότου το σκυρόδεμα μπορεί να ληφθεί από το καλούπι. Οι μελέτες από το Πανεπιστήμιο Bauhaus (Γερμανία) έδειξε την ακόλουθη μείωση των καθορισμένων χρόνων.

Μια άλλη ενδιαφέρουσα όφελος των υπερήχων ανάμειξη είναι η επίδραση στην ρευστότητα. Όπως φαίνεται στον ανωτέρω πίνακα, η αυξήσεις ύφεση κατά περίπου 30%. Αυτό επιτρέπει μειωμένη δοσολογία υπερπλαστικοποιητών.
 

Διαδικασία ενσωμάτωσης των υπερήχων μίξερ στην παραγωγή τσιμέντου

Hielscher προσφέρει υπερήχων μίξερ για την αποτελεσματική διασπορά του τσιμέντου, πυριτίου, ιπτάμενη τέφρα, χρωστικές ουσίες ή CNTs. Πρώτον, οποιοδήποτε ξηρό υλικό πρέπει να αναμειγνύεται εκ των προτέρων με νερό για να σχηματιστεί υψηλή συγκέντρωση – ακόμα αντλήσιμη πάστα. Ο υπερηχητικός μίκτης Hielscher, αποσυσσωματώνεται και διασκορπίζει τα σωματίδια χρησιμοποιώντας σπηλαίωση διάτμησης. Ως αποτέλεσμα, ολόκληρη η επιφάνεια κάθε σωματιδίου εκτίθεται πλήρως στο νερό.

Υπερήχων Επεξεργασία του πολτού τσιμέντου

Στην περίπτωση της πάστας τσιμέντου, η ενυδάτωση ξεκινά μετά από υπερηχητική επεξεργασία. Ως εκ τούτου, το Hielscher υπερήχων μίξερ θα πρέπει να χρησιμοποιείται inline, καθώς η πάστα τσιμέντου δεν μπορεί να αποθηκευτεί για μεγάλες περιόδους. Το παρακάτω σχηματικό σχέδιο απεικονίζει τη διαδικασία. Στο επόμενο βήμα, το αδρανές, όπως άμμος ή χαλίκι προστίθεται και αναμιγνύεται με την πάστα τσιμέντου. Καθώς τα σωματίδια τσιμέντου είναι ήδη καλά διασκορπισμένα σε αυτό το στάδιο, η πάστα τσιμέντου αναμειγνύεται καλά με το αδρανές. Το σκυρόδεμα είναι στη συνέχεια έτοιμο για πλήρωση σε προκατασκευασμένα καλούπια ή για μεταφορά. Μια δεξαμενή διάσπασης δίπλα στον υπερηχητικό αναμικτήρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία πιο συνεχώς σε περίπτωση ασταθούς ζήτησης σκυροδέματος.

Υπερήχων διασποράς Silica, ιπτάμενη τέφρα και νανοϋλικά

Η διασπορά διοξειδίου του πυριτίου, ιπτάμενης τέφρας, χρωστικών ουσιών ή άλλων νανοϋλικών, όπως οι νανοσωλήνες άνθρακα, απαιτεί άλλες εντάσεις επεξεργασίας και επίπεδα ενέργειας. Για το λόγο αυτό, συνιστούμε ένα ξεχωριστό μίξερ υπερήχων για να παράγει ένα καλά διασκορπισμένο πολτό / πάστα που στη συνέχεια προστίθεται στο μίγμα σκυροδέματος. Κάντε κλικ στο παραπάνω γράφημα για ένα σχηματικό σχέδιο αυτής της διαδικασίας.

Ο υπερηχητικός εξοπλισμός ανάμειξης που απαιτείται για την κλιμάκωση μπορεί να προσδιοριστεί ακριβώς με βάση τις δοκιμές πιλοτικής κλίμακας χρησιμοποιώντας ένα UIP1000hd σετ (1.000 watts). Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τις συστάσεις γενική συσκευή ανάλογα με τον όγκο της παρτίδας ή το ρυθμό ροής του πολτού τσιμέντου προς επεξεργασία.