Sementtipastan ultraäänisekoitus betonille
Sementtipastan ultraäänisekoitus tarjoaa suuria etuja elementtimuovaus-, kuivavalu- ja betonikasveille. Näitä etuja ovat lyhyemmät aloitus- ja loppuasetusajat, pienempi superpehmittimen annos, nopeampi ja täydellisempi nesteytys sekä suurempi puristuslujuus.
Perinteiset betonin sekoitustekniikat, kuten “Sekoittaminen tien päällä” tai pyörivät sekoittimet tarjoavat riittämättömän sekoitusvaikutuksen sementtihiukkasten ja muiden sementtimateriaalien, kuten lentotuhkan tai piidioksidin, agglomeraattien hajottamiseksi. Vaikka tällaisten agglomeraattien ulkohiukkaset altistuvat vedelle, sisähiukkasten pinnat pysyvät kuivina. Tämä johtaa hitaaseen ja epätäydelliseen nesteytykseen.
Betonin ultraäänisekoitustekniikan edut
Ultraäänidispergointi on edistynein tekniikka mikronikokoisten ja nanokokoisten materiaalien deagglomeroimiseksi ja hajottamiseksi nesteissä. Ultraäänisekoituksessa käytetään kavitaatioleikkausvoimia, jotka ovat tehokkaampia hienokokoisten materiaalien sekoittamisessa kuin tavanomaiset pyörivät sekoittimet ja roottori-staattorisekoittimet. Sementin, piidioksidin, lentotuhkan, pigmenttien tai CNT: iden osalta näiden materiaalien suorituskykyä lisätään merkittävästi ultraäänidispergointilla, koska se parantaa hiukkasten jakautumista ja kosketusta veden kanssa.
Nesteytyksen aikana - sementin reaktio veden kanssa - C-S-H-faasit kasvattavat neulamaisia rakenteita. Alla olevissa kuvissa näkyy sementtipastan mikrorakenne 5 tunnin nesteytyksen jälkeen. Ultrasonicated-sementtipastassa C-S-H-vaiheet ovat lähes 500 nm pitkiä, kun taas unsonicated-tahnassa C-S-H-vaiheet ovat noin 100 nm.

Sonicator UIP16000hdT rakennusmateriaalien, kuten sementin, geopolymeerien tai betonin, hajottamiseen.
ultraäänikäsittelyllä
|
ilman ultraäänikäsittelyä
|
---|---|
![]() |
![]() |
portlandsementtipasta (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Bauhausin yliopisto Weimar |
Sekoittaminen ultraäänen aiheuttamalla kavitaatiolla johtaa C-S-H-vaiheiden nopeampaan kasvuun.
Nesteytyslämpötila
Puristuslujuus
Ultraäänipulssin nopeus
C-S-H-faasien kasvu korreloi sementtitahnan lämpötilan kanssa nesteytysjakson aikana (klikkaa oikealla oleva kuva). Ultraäänellä sekoitetussa sementtipastassa nesteytys alkaa noin tuntia aikaisemmin. Aikaisempi nesteytys korreloi aikaisemman puristuslujuuden kasvun kanssa. Lisääntynyt nesteytysnopeus voidaan mitata myös ultraäänipulssin nopeudella.

Ultraääni inline-sekoitin (UIP1000hdT) teolliseen sementin sekoittamiseen jatkuvassa läpivirtauskäytössä.
Erityisesti betonielementtien ja kuivavalettujen betonien osalta tämä lyhentää huomattavasti aikaa, ennen kuin valettu betoni voidaan ottaa muotista. Bauhaus-yliopiston (Saksa) tutkimukset osoittivat seuraavaa asetettujen aikojen lyhenemistä.
Viittaus | Diff. | teho ultraääni | |
---|---|---|---|
Alkuperäinen sarja | 5 tuntia 15 minuuttia | -29% | 3 tuntia 45 minuuttia |
Viimeinen sarja | 6 tuntia 45 minuuttia | -33% | 4 tuntia 30 minuuttia |
Romahdus | 122 mm (4,8″) | +30% | 158 mm (6,2″) |
Toinen mielenkiintoinen etu ultraäänisekoituksesta on vaikutus juoksevuuteen. Kuten yllä olevasta taulukosta näkyy, lasku kasvaa noin 30%. Tämä mahdollistaa superpehmittimien pienemmän annoksen.
Ultraäänisekoittimien prosessin integrointi sementin tuotantoon
Hielscher tarjoaa ultraäänisekoittimia sementin, piidioksidin, lentotuhkan, pigmenttien tai CNT: n tehokkaaseen dispergointiin. Ensinnäkin kaikki kuivat materiaalit on esisekoitettava veteen, jotta muodostuu korkean pitoisuuden mutta pumpattava tahna. Hielscherin ultraäänisekoitin deagglomeroituu ja hajottaa hiukkaset kavitaatioleikkauksella. Tämän seurauksena kunkin hiukkasen koko pinta altistuu täysin vedelle.
Sementtipastan ultraäänikäsittely
Sementtipastan tapauksessa nesteytys alkaa ultraäänikäsittelyn jälkeen. Siksi Hielscherin ultraäänisekoitinta tulisi käyttää inline, koska sementtipastaa ei voida säilyttää pitkiä aikoja. Alla oleva kaavio havainnollistaa prosessia. Seuraavassa vaiheessa lisätään aggregaatti, kuten hiekka tai sora, ja sekoitetaan sementtipastan kanssa. Koska sementtihiukkaset ovat jo hyvin dispergoituneet siinä vaiheessa, sementtipasta sekoittuu hyvin aggregaattiin. Betoni on sitten valmis täytettäväksi elementtimuotteihin tai kuljetettavaksi. Ultraäänisekoittimen vieressä olevaa hajoamissäiliötä voidaan käyttää jatkuvampaan käsittelyyn, jos betonin kysyntä on epävakaa.
Lue lisää sementtihiukkasten ultraäänideagglomeraatiosta!
Piidioksidin, lentotuhkan ja nanomateriaalien ultraäänidispergointi
Piidioksidin, lentotuhkan, pigmenttien tai muiden nanomateriaalien, kuten hiilinanoputkien, dispergointi vaatii muita prosessointitehoja ja energiatasoja. Tästä syystä suosittelemme erillistä ultraäänisekoitinta hyvin dispergoituneen lietteen / tahnan tuottamiseksi, joka sitten lisätään betoniseokseen. Napsauta yllä olevaa kuvaa saadaksesi kaavamaisen piirustuksen tästä prosessista.
Skaalaukseen tarvittavat ultraäänisekoituslaitteet voidaan määrittää tarkasti pilottimittakaavan testien perusteella käyttäen UIP1000hdT: tä, joka on 1,000 watin tehokas pilottimittakaavan sonikaattori. Alla olevassa taulukossa esitetään yleiset laitesuositukset käsiteltävän sementtipastan erätilavuudesta tai virtausnopeudesta riippuen.
Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
---|---|---|
0.1 - 10L | 0.2–2 l/min | UIP1000hdT, UIP1500hdT |
10-50L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
15-150L | 3 - 15L / min | UIP6000hdT |
n.a. | 10 - 50L / min | UIP16000 |
n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
Jopa 16 kW: n ultraäänisekoitusteholla yhtä ultraäänianturia kohden Hielscher tarjoaa prosessointitehon, jota tarvitaan suurikokoisiin sovelluksiin. Tätä tekniikkaa on helppo testata ja se skaalautuu lineaarisesti.
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Kirjallisuus / Viitteet
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- Peters, Simone (2017): The Influence of Power Ultrasound on Setting and Strength Development of Cement Suspensions. Doctoral Thesis Bauhaus-Universität Weimar, 2017.
- N.-M. Barkoula, C. Ioannou, D.G. Aggelis, T.E. Matikas (2016): Optimization of nano-silica’s addition in cement mortars and assessment of the failure process using acoustic emission monitoring. Construction and Building Materials, Volume 125, 2016. 546-552.
- Mahmood Amani, Salem Al-Juhani, Mohammed Al-Jubouri, Rommel Yrac, Abdullah Taha (2016): Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2; 2016.
- Amani, Mahmood; Retnanto, Albertus; Aljuhani, Salem; Al-Jubouri, Mohammed; Shehada, Salem; Yrac, Rommel (2015): Investigating the Role of Ultrasonic Wave Technology as an Asphaltene Flocculation Inhibitor, an Experimental Study. Conference: International Petroleum Technology Conference 2015.

Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio jotta Teollisuuden koko.