Ultraheli segamine Tsemendipasta betooni

Tsemendipesa ultraheli segamine pakub suurepäraseid eeliseid lihvkettale, kuivkahale ja betoontaimedele. See hõlmab: lühemat esialgset ja lõplikku seatud aega, superplastifikaatori madalamat annust, kiiremat ja täielikku hüdratatsiooni ning kõrgemat survetugevust.

Traditsioonilised betooni segamise tehnoloogiad, näiteks “maanteel segamine” või pöördmikserid tagavad ebapiisava segunemise, et hajutada tsemendiosakesi ja muid tsementeerivaid aineid, näiteks lendtuha või ränidioksiid. Kuigi selliste aglomeraatide välised osakesed puutuvad kokku veega, jäävad osakeste sisepinnad kuivaks. Selle tulemuseks on aeglane ja mittetäielik hüdratatsioon.

Ultraheli segamise tehnoloogia eelised

Ultraheli hajumine on kõige arenenum tehnoloogia deagglomeraadi ja vedelate mikron-suuruste ja nanoosakeste materjalide hajutamiseks. Ultraheli segamine kasutab kaevitatsioonilist nihkejõudu, mis on efektiivsemad peene suurusega materjalide segamisel kui tavalised pöörlemissegistid ja rootor-staatori segistid. Tsemendi jaoks ränidioksiid, lendtuhk, pigmendid või CNT-d, suureneb nende materjalide tulemuslikkus aastaga oluliselt Ultraheli hajutamiseks, kuna see parandab osakeste jaotumist ja kokkupuudet veega.
Hüdratatsiooni ajal – tsemendi reaktsioon veega – C-S-H-faasid kasvavad nõelataolisi struktuure. Allpool olevad pildid näitavad mikrostruktuuri tsemendipostis pärast 5 tundi hüdraatumist. Ultrasoneeritud tsemendipasta C-S-H-faasid on peaaegu 500nm pikad, samas kui sondamata pastas on C-S-H faasid ainult umbes 100nm.

Tsemendikleebise mikrostruktuur pärast 5-tunnist hüdreerimise ajast

ultraheli töötlemisega	ilma ultraheli töötlemata
Portlandtsemendi pasta (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Bauhausi Ülikool Weimar

Selle tulemuseks on ultraheli kabriondi segamine kiirem C-S-H-faaside kasv.

Hüdraadi temperatuur

Kompressioonitugevus

Ultraheli impulsi kiirus

C. Rössler (2009)

C-S-H faaside kasv korreleerub hüdetatsiooniperioodi jooksul tsemendipasta temperatuuriga (paremal graafikul klõpsa). Ultrasoniliselt segatud tsemendipasta korral hüdratsioon algab umbes üks tund varem. Varasem hüdratsioon korreleerub eelmise tihendusjõu suurenemisega (klõpsake paremal graafiliselt). Suurenenud hüdratsioonikiirust saab mõõta ka ultraheli impulsi kiiruse abil.

Eriti eelmainitud ja kuiva betooni puhul viib see oluliselt lühema ajaga, kuni hallitust saab betoonist võtta. Bauhausi ülikool (Saksamaa) näitas järgmist määratud aja vähendamine.

Veel üks huvitav ultraheli segamise eelis on voolavuse mõju. Nagu ülaltoodud tabelis näidatud, on kukkumine suureneb umbes u. 30%. See võib seda lubada superplastifikaatorite väiksem doos.

Ultraheli segurite protsessi integreerimine

Hielscher pakub ultraheli segureid tsemendi efektiivseks hajutamiseks, ränidioksiid, lendtuhk, pigmendid või CNT-d. Esiteks tuleb kuiva materjali eelnevalt segada veega, et moodustada kõrge kontsentratsioon – veel pumbatav pasta. Hielscheri ultraheli segisti, deaglomereerib ja hajub osakesed, kasutades cavitational nihutama Selle tulemusel on iga osakese kogu pind veega täielikult kokku puutunud.

Tsemendikaasa ultraheli töötlemine

Tsemendikangide puhul algab vedeliku tekkimine pärast ultraheli töötlemist. Seetõttu tuleks Hielscheri ultraheli segurit kasutada inline, kuna tsemendipasta ei saa pika aja jooksul säilitada. Järgnev skemaatiline joonis illustreerib protsessi. Järgmisel etapil lisatakse täitematerjal, nagu liiv või kruus, ja segatakse tsemendipastaga. Kuna tsemendiosakesed on selles staadiumis juba hästi hajutatud, seguneb see täitematerjaliga hästi. Seejärel on betoon valmis täidetud betoonvormideks või transportimiseks. Ultraheli seguriga kõrval asuvat paaki võib kasutada pidevaks töötlemiseks konkreetse nõudluse korral.

Ränidioksiidi, lendtuhk ja nanomaterjalide ultraheli hajumine

Dispersioon ränidioksiid, lendtuha, pigmendid või muud nanomaterjalid, näiteks süsinik-nanotorud, nõuab teisi töötlemistoiminguid ja energiataset. Sel põhjusel soovitame kasutada eraldi ultraheliga mikserit, et saada hästi hajutatud läga / pasta, mis seejärel lisatakse betoonisegule. Selle protsessi skemaatiliselt joonistamiseks klõpsake ülaltoodud graafiliselt.

Laiendamiseks vajalikke ultraheli segamisseadmeid saab määrata täpselt põhinevate pilootkatsete abil UIP1000hd seatud (1000 vatti). Alljärgnev tabel näitab seadme üldisi soovitusi, sõltuvalt töödeldava tsemendipasta partiikogusest või voolukiirusest.