Sementtitahion ultraääni- sekoitus tarjoaa suuria etuja esivalmistemuovaus-, kuivaus- ja betonitehtaille. Tämä sisältää: lyhyemmän aloitus- ja lopetusajan, pienemmän annoksen superplasticizerin, nopeamman ja täydellisemmän hydraation sekä suuremman puristuslujuuden.

Perinteiset betonisekoitustekniikat, kuten “tiellä sekoittumisen” tai pyörivät sekoittimet eivät tarjoa riittävää sekoitusvaikutusta 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 nesteisiin. 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-vaiheet kasvattavat neulamaisia ​​rakenteita. Alla olevissa kuvissa mikrostruktuuri sementtiliimassa 5 tunnin hydratoinnin jälkeen. Ultraääni-sementtipastassa C-S-H-faasit ovat lähes 500nm pitkä, kun taas epäsonicisoidussa tahnassa C-S-H-faasit ovat vain noin 100 nm.
 

Sementtipastruktuurin mikrorakenne 5 tunnin kuluttua nesteytysajan jälkeen

ultraäänellä	ilman ultraääniprosessointia
Portland Cement Liitä (CEM I42.5R), C. Rösslerin (2009) – Bauhausin yliopisto Weimar

 
Ultraäänikavitaatiosekoitus johtaa CS-H-vaiheiden nopeampaan kasvuun.

 
Nesteytyslämpötila

Power Ultrasonication (PUS) vaikutus sementtipastujen aika-lämpötilakäytiin

 
Puristusvoima

 
Ultraäänipulssi Velocity

Power Ultrasonication (PUS) vaikutus hydratoivien sementtipasteiden ultraäänipulssi nopeuteen

C-S-H-faasien kasvu korreloi sementtipastan lämpötilan hydraatiojakson aikana (napsauta oikealla graafilla). Ultrasonically sekoitettu sementti tahna, nesteytys alkaa noin. yksi tunti aiemmin. Aikaisempi hydraatio korreloi aikaisemmin lisääntyneen puristuslujuuden kanssa (napsauta oikeaa graafista kuvaa). Lisääntynyt nesteytysnopeus voidaan mitata myös ultraäänipulssinopeudella.

Erityisesti betoni- ja betonielementtejä varten tämä vie huomattavasti lyhyemmän ajan, kunnes valettu betoni voidaan ottaa muotista. Bauhaus-yliopiston tutkimukset (Saksa) osoitti seuraavaa asetettujen aikojen lyhenemistä.

Toinen mielenkiintoinen hyöty ultraäänisekoittajalla on vaikutus juoksevuuteen. Kuten yllä olevassa taulukossa on esitetty, lama 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 korkean pitoisuuden muodostamiseksi – Silti 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.

Ultraäänipigmentin, lentopahvin ja nanomateriaalien hajottaminen

Piidioksidin, lentotuhkan, pigmenttien tai muiden nanomateriaalien, kuten hiilinanoputkien, dispergointi vaatii muita prosessointitehoja ja energiatasoja. Tästä syystä suosittelemme erillistä ultraäänisekoitinta hyvin dispergoidun lietteen / tahnan tuottamiseksi, joka sitten lisätään betoniseokseen. Napsauta yllä olevaa kuvaa saadaksesi kaavamaisen piirustuksen tästä prosessista.

Skaalaamiseen tarvittavat ultraäänisekoituslaitteet voidaan määrittää tarkasti pilottimittakaavan testien perusteella käyttämällä a UIP1000hd-sarja (1 000 wattia). Alla olevassa taulukossa on esitetty yleisesti laite suositusten mukaan erän määrä tai virtausnopeus sementtipastasta voidaan käsitellä.