Ultraheli segamine kõrgefektiivseks betooniks
Tänapäeval kasutatakse betoonil mikro-räni, mis toob kaasa kõrgema survejõu või veekindluse ja keemiliselt resistentsete betoonide. See võib vähendada materjalikulusid ja energiatarbimist. Uued nanomaterjalid, näiteks nano ränidioksiid või nanotorud toovad kaasa resistentsuse ja tugevuse edasise paranemise.
Betooni taustteave
Betoon koosneb tsement, nt portlandtsement ja muud tsemendi sisaldavad materjalid nagu lendtuhk ja räbu tsement, agregaat (kruus, lubjakivi, graniit, liiv), vesi ja keemilised lisandid. Tüüpilisteks lisanditeks on kiirendid või aeglustajad, plastifikaatorid, pigmendid, ränidioksiid väljavool või kõrge reaktsioonivõimega metakotoliin (HRM). Mikro ränidioksiid on tüüpiline segu betoonis. Selle puuduseks on suhteliselt suured kulud ja saastajad, mis mõjutavad ettevõtjaid’ tervis.
Konkreetne uurimis- ja arendustegevus
Konkreetne uurimus otsib materjale ja protsesse selleks, et:
- vähendada materjalikulusid ja energiakulusid
- saavutada kõrge esialgne ja lõplik vastupanu
- parandada tihedust ja survetugevust
- parandada töökindlust, pumpatavust ja viimistlusvõimet
- parandab vastupidavust ja vähendab läbilaskvust
- vähendada kokkutõmbumisvastaseid pragusid, tolmutamist ja sulamisprobleeme
- keemiline vastupidavus, nt sulfaatkindlus
Tsement ja betooni segamine
Betooni omaduste parandamisel on segamistehnoloogia sama tähtis kui betooni koostis. Segamine on oluline samm ühetaolise, kõrgekvaliteedilise betooni tootmisel. Kuigi paljud juhised ja eeskirjad, nagu näiteks DIN EN 206, käsitlevad betooni ja selle komponentide koostist, jäetakse tegeliku protsessi tsemendimüki ja betooni segamine kasutajale.
On otsustava tähtsusega see, et vesi, tsement ja lisandid oleksid ühtlaselt hajutatud ja levitatud mastaapi ulatuses ning aglomeraadid on piisavalt dispergeeritud. Ebapiisav dispergeerimine või deagglomeration põhjustab betooni halvemaid omadusi. Madalate veesisalduste ja lisandite suurte annuste tõttu on tihendusbetoon (SCC) ja ülitugev betoon (UHPC) segamine nõuab pikemat segamisaega või efektiivsemat segamistehnoloogiat.
Nanomaterjalid betoonis
Tsemendi hüdraatumise ajal moodustuvad kivistunud betoonist nanoskaala hüdraatumisproduktid, näiteks kaltsiumhüdraadid. Ränidioksiidi nanoosakesed või nanotorud muutuvad betooni tahkestumisel tsemendi nanoosakesteks. Väiksemad osakesed viivad lühema osakese kauguseni ja tihedamast ja vähem poorsest materjalist. See suurendab survetugevust ja vähendab läbitavust.
Kuid nanosakesi sisaldavate pulber ja materjalide peamine puudus on tendents moodustada aglomeraate niisutamise ja segamise ajal. Kui üksikud osakesed pole hästi hajutatud, vähendab aglomeratsioon avatud osakeste pinda, mis viib betooni madalamate omaduste poole.
Nanomaterjalide ultraheli segamine
Ultraheli on väga efektiivne segamine, hajutamine ja deagglomeration. Allolev pilt näitab ultraheli tüüpilist tulemust raputatud ränidioksiidi dispergeerimine vees.
Enam kui 200 mikronit (D50) aglomeraadi suuruse (roheline kõver) osakeste suurus oli väiksem kui 200 nanomeetrit.
Ultraheli segamine mis tahes skaalal
Hielscher pakub ultraheli segamisseadmeid, mida kasutatakse teadusuuringute ja täieliku skaala töötlemiseks.
Laboriuuringud ja arendus
Hielscher Ultraheli Laboratory Devices on täiuslik segamisvahend labori R jaoks&D. Lab-seadmeid kasutatakse tavaliselt väikeste partiide ultraheli segamiseks. Hielscher ultraheli seadmed pakuvad täpset parameetrite kontrolli ja suurepärast reprodutseeritavust skaala ettevalmistamiseks. See muudab erinevate ravimvormide segamise ja ultraheli intensiivsuse ja ultrahelitöötluse kestuse määramise.
Ultraheli segamine tootmises
Laiendamiseks vajalikke ultraheli segamisseadmeid saab täpselt määrata laborikatsete põhjal. Alljärgnev tabel näitab üldisi seadme soovitusi sõltuvalt töödeldava partii mahust või voolukiirusest.
| partii Köide | flow Rate | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400S |
| 0.1 kuni 20 l | 0.2 kuni 4 l / min | UIP1000hd UIP2000hd |
| 10 kuni 100 l | 2 kuni 10 l / min | UIP4000 |
| e.k. | 10 kuni 100 l / min | UIP16000 |
| e.k. | suurem | klastri UIP16000 |
Sisemine segamine
Hielscheri ultraheli segurid on tavaliselt paigaldatud rida. Materjal pumbatakse ultraheli reaktori anumasse. Seal on see intensiivse ultraheli kavitatsiooniga. Inline ultrahelitöötlus kõrvaldab möödavoolu, kuna kõik osakesed suunavad segamiskambri kindlaksmääratud tee järgi. Seetõttu muudab ultrasonication pigem osakeste suuruse jaotuse kõvera kui selle laiendamise.
Tugev ja lihtne puhastada
Ülikihiline segamisreaktor koosneb voolurajast ja sonotrode. Laagreid pole vaja. Voolukiiruse reaktorites (roostevabast terasest) on lihtsad geomeetria ja kanistrid lihtne lahti võtta ja puhastati. Puuduvad väikesed avad või peidetud nurgad.
Muud rakendused ultraheli tsemendi ja betooni jaoks
Hielscheri ultraheli seadmete kasutamine tsementide ja betooni valmistamisel ei piirdu tsemendi eelsegude või betoonide segamisega ja hajutamisega. Ultraheli on väga tõhus vahend vedelike ja läga degaseerumine. See vähendab pärast kõvenemist betooni kinni jäävate gaasimullide arvu ja mahtu.
Ultraheli sõelumisseadmed parandada väikeste osakeste pulbrilise sõelumise läbilaskevõimet ja kvaliteeti. Hielscher pakub ultraheliga segatud sõelu labori- ja tööstuslikuks kasutamiseks.