Tsemendipasta ultraheli segamine betooni jaoks

Tsemendipasta ultraheli segamine pakub suuri eeliseid monteeritavale vormimisele, kuivvalule ja betoonitehastele. Nende eeliste hulka kuuluvad lühemad esialgsed ja lõplikud seadistusajad, superplastifikaatori väiksem annus, kiirem ja täielikum hüdratatsioon ning suurem survetugevus.

Traditsioonilised betooni segamise tehnoloogiad, näiteks “maanteel segamine” või pöörlevad segistid, tagavad ebapiisava segamistegevuse tsemendiosakeste ja muude tsemendimaterjalide, näiteks lendtuha või ränidioksiidi aglomeraatide hajutamiseks. Kuigi selliste aglomeraatide välisosakesed puutuvad kokku veega, jäävad sisemised osakeste pinnad kuivaks. Selle tulemuseks on aeglane ja mittetäielik hüdratatsioon.

Betooni ultraheli segamise tehnoloogia eelised

Ultraheli hajutamine on kõige arenenum tehnoloogia mikronisuuruste ja nanosuuruste materjalide deagglomereerimiseks ja hajutamiseks vedelikes. Ultraheli segamisel kasutatakse kavitatsioonilisi nihkejõude, mis on peene suurusega materjalide segamisel tõhusamad kui tavalised pöörlevad segistid ja rootor-staatori segistid. Tsemendi, ränidioksiidi, lendtuha, pigmentide või CNT-de puhul suureneb nende materjalide jõudlus ultraheli hajutamisega märkimisväärselt, kuna see parandab osakeste jaotust ja kokkupuudet veega.

Hüdratatsiooni ajal - tsemendi reageerimine veega - C-S-H-faasid kasvatavad nõelataolisi struktuure. Allolevatel piltidel on näidatud tsemendipasta mikrostruktuur pärast 5-tunnist niisutamist. Ultraheliga tsemendipasta puhul on C-S-H-faasid peaaegu 500nm pikad, samas kui ultrahelita pastas on C-S-H-faasid umbes 100nm.

Tsemendipasta mikrostruktuur pärast 5-tunnist hüdratatsiooniaega

ultraheli töötlemisega	ilma ultraheli töötlemiseta
portlandtsemendipasta (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Weimari Bauhausi ülikool

 
Ultraheli poolt indutseeritud kavitatsiooniga segamine viib C-S-H-faaside kiirema kasvuni.

 
Hüdratatsiooni temperatuur

Võimsuse ultraheli (PUS) mõju tsemendipastade aja-temperatuuri kõveratele

 
Survetugevus

Võimsuse ultraheli (PUS) mõju mördi prismade survetugevusele

 
Ultraheli impulsi kiirus

Võimsuse ultraheli (PUS) mõju niisutavate tsemendipastade ultraheli impulsi kiirusele

C-S-H-faaside kasv korreleerub tsemendipasta temperatuuriga hüdratatsiooniperioodil (klõpsake paremal joonisel). Ultraheli segatud tsemendipastas on Hüdratatsioon algab umbes tund aega varem. Varasem hüdratatsioon korreleerub varasema survetugevuse suurenemisega. Suurenenud hüdratatsioonikiirust saab mõõta ka ultraheli impulsi kiirusega.

Eriti monteeritava ja kuivsurvebetooni puhul toob see kaasa oluliselt lühema aja, kuni valatud betooni saab vormist välja võtta. Bauhausi ülikooli (Saksamaa) uuringud näitasid järgmist määratud aegade vähenemist.

Teine huvitav ultraheli segamise eelis on mõju voolavusele. Nagu ülaltoodud tabelis näidatud, suureneb langus umbes 30%. See võimaldab vähendada superplastifikaatorite annust.

Ultraheli segistite integreerimine tsemenditootmisse

Hielscher pakub ultraheli segisteid tsemendi, ränidioksiidi, lendtuha, pigmentide või CNT-de tõhusaks hajutamiseks. Esiteks tuleb kõik kuivad materjalid eelnevalt veega segada, et moodustada kõrge kontsentratsiooniga, kuid pumbatav pasta. Hielscheri ultraheli segisti deagglomereerib ja hajutab osakesi kavitatsioonilise nihke abil. Selle tulemusena puutub iga osakese kogu pind veega täielikult kokku.

Tsemendipasta ultraheli töötlemine

Tsemendipasta puhul algab hüdratatsioon pärast ultraheli töötlemist. Seetõttu tuleks Hielscheri ultraheli segistit kasutada inline, kuna tsemendipastat ei saa pikka aega säilitada. Allolev skemaatiline joonis illustreerib protsessi. Järgmises etapis lisatakse täitematerjal, nagu liiv või kruus, ja segatakse tsemendipastaga. Kuna tsemendiosakesed on selles etapis juba hästi dispergeeritud, seguneb tsemendipasta hästi täitematerjaliga. Seejärel on betoon valmis monteeritavatesse vormidesse täitmiseks või transportimiseks. Ultraheli segisti kõrval asuvat purunemispaaki võib kasutada pidevamaks töötlemiseks ebakindla betooninõudluse korral.
Loe lähemalt tsemendiosakeste ultraheli deagglomeratsiooni kohta!

Ränidioksiidi, lendtuha ja nanomaterjalide ultraheli hajutamine

Ränidioksiidi, lendtuha, pigmentide või muude nanomaterjalide, näiteks süsiniknanotorude dispergeerimine nõuab muid töötlemisintensiivsust ja energiatasemeid. Sel põhjusel soovitame eraldi ultraheli segisti, et saada hästi dispergeeritud läga / pasta, mis seejärel lisatakse betoonisegule. Selle protsessi skemaatilise joonise saamiseks klõpsake ülaltoodud graafikul.

Suurendamiseks vajalikku ultraheli segamisseadet saab täpselt määrata pilootskaala testide põhjal, kasutades UIP1000hdT-d, mis on 1,000-vatine võimas piloot-skaala sonikaator. Allolevas tabelis on toodud seadme üldised soovitused sõltuvalt töödeldava tsemendipasta partii mahust või voolukiirusest.

Kuni 16kW ultraheli segamisvõimsusega ühe ultraheli sondi kohta pakub Hielscher suure mahuga rakenduste jaoks vajalikku töötlemisvõimsust. Seda tehnoloogiat on lihtne testida ja see laieneb lineaarselt.