Hielscher – Tecnología de Ultrasonidos

Mezcla Ultrasónica de Pasta de Cemento

La mezcla ultrasónica de la pasta de cemento ofrece grandes beneficios para las instalaciones de moldeo prefabricado, de drycast y de hormigón. Esto incluye: Menor tiempo inicial y final, menor dosis de superplastificante, hidratación más rápida y completa, así como mayor resistencia a la compresión.
Las tecnologías tradicionales de mezcla de hormigón, como “Mezcla en carretera” O rotatorios proporcionan una acción de mezcla insuficiente para dispersar aglomerados de partículas de cemento y otros materiales cementosos, tales como cenizas volantes o sílice. Aunque las partıculas exteriores de tales aglomerados se exponen al agua, las superficies de partıculas internas permanecen secas. Esto da como resultado una hidratación lenta e incompleta.

Beneficios de la tecnología de mezcla ultrasónica

La dispersión ultrasónica es la tecnología más avanzada para desaglomerar y dispersar micron-size y nano-size materiales en líquidos. La mezcla ultrasónica utiliza fuerzas de cizallamiento cavitatorias que son más eficaces en la mezcla de materiales de tamaño fino que los mezcladores rotatorios convencionales y mezcladores rotor-estator. Para el cemento, sílice, Cenizas volantes, pigmentos o CNTs, El rendimiento de estos materiales se incrementa significativamente Dispersión ultrasónica, Ya que mejora la distribución de las partículas y el contacto con el agua.
Durante la hidratación – La reacción del cemento con el agua – Las fases C-S-H crecen estructuras similares a agujas. Las imágenes de abajo muestran la microestructura en pasta de cemento después de 5 horas de hidratación. En la pasta de cemento ultrasonido, las fases C-S-H tienen casi 500 nm de largo, mientras que en la pasta no sonicada, las fases C-S-H son sólo 100 nm.

Hielscher's ultrasonic dispersion technology improves cement precasts.

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Microstructura de la pasta de cemento después de 5 horas de tiempo de hidratación
Con procesamiento ultrasónico
Sin procesamiento ultrasónico
Microstructura de la pasta de cemento después del procesamiento ultrasónico y 5 horasMicroestructura de pasta de cemento sin procesamiento ultrasónico y 5 horas
La pasta de cemento de Portland (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Universidad Bauhaus Weimar

La mezcla de cavitación ultrasónica conduce a Crecimiento más rápido de las fases C-S-H.

Temperatura de hidratación

Influencia de la ultrasonicación de potencia (PUS) en curvas tiempo-temperatura de las pastas de cemento

Fuerza de compresión

Influencia de la ultrasonicación de potencia (PUS) sobre la fuerza de compresión de los prismas de mortero

Velocidad del pulso del ultrasonido

Influencia de la ultrasonicación de potencia (PUS) en la velocidad del pulso ultrasónico de las pastas de cemento hidratante

C. Rössler (2009)

El crecimiento de las fases C-S-H se correlaciona con la temperatura en la pasta de cemento durante el período de hidratación (clic en el gráfico de la derecha). En la pasta de cemento mezclada ultrasoni- La hidratación comienza aprox. Una hora antes. La hidratación anterior se correlaciona con un aumento anterior en la resistencia a la compresión (haga clic en el gráfico derecho). La velocidad de hidratación aumentada también se puede medir por la velocidad del pulso del ultrasonido.

En particular, para hormigón prefabricado y concreto seco, esto conduce a un tiempo significativamente más corto hasta que el hormigón colado se puede extraer del molde. Estudios de la Universidad Bauhaus (Alemania) Mostró lo siguiente Reducción de tiempos establecidos.

ReferenciaDif.Ultrasonidos de potencia
Conjunto inicial5 h 15 min-29%3 h 45 min
Final Set6 h 45 min-33%4 h 30 min
Depresión122 mm (4,8″)+ 30%158 mm (6,2″)

Otro beneficio interesante de la mezcla ultrasónica es la influencia en la fluidez. Como se muestra en la tabla anterior, la Aumenta la depresión Por aprox. 30%. Esto puede permitir Dosis reducida de superplastificantes.

Integración de procesos de mezcladores ultrasónicos

Hielscher ofrece mezcladores ultrasónicos para la dispersión eficaz de cemento, sílice, Cenizas volantes, pigmentos o CNTs. En primer lugar, cualquier material seco debe premezclarse con agua para formar una concentración alta – Pero la pasta bombeable. El mezclador ultrasónico Hielscher, desaglomera y dispersa las partículas usando cavitacional cortar. En consecuencia, toda la superficie de cada partícula está completamente expuesta al agua.

Procesamiento ultrasónico de pasta de cemento

En el caso de la pasta de cemento, la hidratación comienza después del tratamiento ultrasónico. Por lo tanto, el mezclador ultrasónico Hielscher debe utilizarse en línea, ya que la pasta de cemento no se puede almacenar durante períodos prolongados. El dibujo esquemático a continuación ilustra el proceso. En una etapa siguiente, el agregado, tal como arena o grava, se añade y se mezcla con la pasta de cemento. Como las partículas de cemento ya están bien dispersas en esa etapa, la pasta de cemento se mezcla bien con el agregado. El hormigón está entonces listo para ser llenado en moldes prefabricados o para el transporte. Se puede usar un tanque de rotura junto al mezclador ultrasónico para procesar más continuamente en caso de demanda de hormigón inestable.

Mezcla ultrasónica en línea de cemento para la fabricación de prefabricados

Dispersión ultrasónica de sílice, ceniza volante y nanomateriales

Mezcla ultrasónica en línea de cemento para la fabricación de prefabricadosLa dispersión de sílice, Cenizas volantes, pigmentos u otros nanomateriales, tales como nanotubos de carbono, Requiere otras intensidades de procesamiento y niveles de energía. Por esta razón recomendamos un mezclador ultrasónico separado para producir una suspensión / pasta bien dispersada que luego se añade a la mezcla de hormigón. Haga clic en el gráfico de arriba para obtener un dibujo esquemático de este proceso.

Hormigón listo para su usoLos equipos de mezcla por ultrasonidos necesarios para aumentar la escala pueden determinarse con base exacta UIP1000hd (1.000 vatios). La tabla siguiente muestra las recomendaciones generales del dispositivo dependiendo del volumen del lote o del caudal de la pasta de cemento a procesar.

Volumen del loteTasa de flujoDispositivos recomendados
0.1 a 10L0.2 a 2L / minUIP1000hd, UIP1500hd
10 a 50 l2 a 10 L/minUIP4000
n.a.10 a 50 l / minUIP16000
n.a.mayorGrupo de UIP16000

Con hasta 16kW de potencia de mezcla ultrasónica por dispositivo único, Hielscher ofrece la potencia de procesamiento requerida para aplicaciones de alto volumen. Esta tecnología es Fácil de probar y Escala lineal.

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El dispersor ultrasónico mejora el proceso y la calidad del cemento.

Mezclador en línea ultrasónico (UIP1000hdT)

Literatura/Referencias