Ultrasonic-sekoitus tehokkaaseen betoniin

Mikro- ja nanosilikan tai nanoputkien käyttö parantaa suorituskykyisen betonin puristuslujuutta. Ultrasonication on tehokas keino sementin tai betonin nanomateriaalien sekoittamiseen, kostuttamiseen ja dispergointiin.
 

Teollinen sementti tehdasMikropiidioksidia käytetään nykyään laajalti betonissa, mikä johtaa suurempaan puristuslujuuteen tai vettä ja kemikaaleja kestäviin betoneihin. Tämä voi vähentää materiaalikustannuksia ja energiankulutusta. Uudet nanomateriaalit, kuten nanopiidioksidi tai nanoputket, parantavat vastustuskykyä ja lujuutta entisestään. Nanomateriaalien täyden potentiaalin hyödyntäminen edellyttää kuitenkin luotettavaa ja tehokasta dispersiotekniikkaa. Koetintyyppiset sonikaattorit ovat luotettavin ja tehokkain tekniikka nanodispersion tuottamiseksi, jopa erittäin viskooseissa ja tahnamaisissa lieteissä, kuten sementissä ja betonissa.

Mikrohieno sementtilaastidispersio ultraäänisekoittimilla

Draganovićin tutkimusryhmä esittelee tutkimusartikkelin, jossa kirjoittajat tutkivat mikrohienosementtilaastin dispersiota ultraäänitekniikalla ja tavanomaisilla laboratorioliuottimilla. Tutkimuksen tavoitteena on verrata ultraäänen suorituskykyä – tutkimuksessa erityisesti sonikaattori UP400St – perinteisillä laastin levitysmenetelmillä.

Tutkijat suorittivat sarjan kokeita käyttäen erilaisia dispersiotekniikoita mikrohienojen sementtihiukkasten hiukkaskokojakauman (PSD) ja zeta-potentiaalin arvioimiseksi. Dispersiotekniikoihin kuuluvat ultraäänikäsittely UP400St-sonikaattorilla, nopeat laboratorioliuottimet ja molempien menetelmien yhdistelmä.

Ultraäänidispergointilaite MultiSonoReactor, jossa on 16 000 watin dispergointikapasiteetti nanohiukkasten sekoittamiseksi sementtipastaksi.

MultiSonoReactor MSR-4: Ultraääni inline-dispersio korkean suorituskyvyn sementin ja betonin teolliseen inline-tuotantoon.

Tulokset osoittivat, että ultraäänidispersio käyttämällä sonikaattoria UP400St saavutti huomattavasti paremman hiukkaskokojakauman verrattuna tavanomaisiin laboratorioliuottimiin. Sonikaattori UP400St vähentää tehokkaasti mikrohienojen sementtihiukkasten kasautumista ja tuottaa homogeenisemman ja vakaamman laastisuspension. Ultraäänikäsittely parantaa pienempien hiukkasten jakautumista, mikä johtaa kapeampaan hiukkaskokojakaumaan.
 

Erittäin hieno sementtilaasti on tehokkain ja luotettavasti dispergoitu Hielscher-sonikaattorilla UP400S. Vertailevassa tutkimuksessa koetintyyppinen sonikaattori ylitti selvästi roottori-staattorin dispergointilaitteen ja levyn liuottimen.

Verrattu dispersiomenetelmät: Vma-Getzmann Dispermat CV-3 -liuotin, joka on varustettu 90 mm: n levyllä ja roottori-staattorijärjestelmällä. Hielscher UP400St ultraäänilaite varustettu H22-sonotrodilla.
(Tutkimus ja kuvat: ©Draganovic et al., 2020)

 
Lisäksi ultraäänen käyttö yhdessä tavanomaisten laboratorioliuottimien kanssa parantaa edelleen dispersiotehokkuutta, jolloin saavutetaan vielä hienompi hiukkaskokojakauma verrattuna pelkästään ultraäänikäsittelyyn. Yhdistettynä sonikaatio tarjoaa mikrosekoituksen ja nanodispersion, kun taas liuotin edistää makrosekoitusta varmistaen, että kaikki hiukkaset ultraäänikavitaatiovyöhykkeelle. Tämä mahdollistaa mikrohienosementtilaastin hiukkaskokojakauman (PSD) ja zetapotentiaalin paremman hallinnan eräkäytössä. Virtauskennoreaktoria käytettäessä hiukkassuspensio kulkee automaattisesti kavitaatiopisteen vyöhykkeen niin, että lisäsekoitus on tarpeeton.

Kaiken kaikkiaan tutkimuksessa korostetaan sonikaattorin UP400St erinomaista suorituskykyä mikrohienon sementtilaastin hajottamisessa. Ultraäänikäsittely, erityisesti yhdistettynä tavanomaisiin laboratorioliuottimiin, tarjoaa erittäin tehokkaan ja tehokkaan menetelmän mikrohienojen sementtihiukkasten yhtenäisen ja stabiilin suspension saavuttamiseksi.

On syytä huomata, että artikkelissa on kattava vertailu ultraäänen ja tavanomaisten dispersiomenetelmien välillä, mikä korostaa sonikoinnin erinomaista suorituskykyä laastin dispersiossa.
(vrt. Draganović et al., 2020)
 

Ultraäänihomogenisointi antoi parhaat tulokset portlandsementtikihtidispersiolle verrattuna levyllä varustettuun laboratoriosekoittimeen ja roottori-staattorisekoittimeen.

Ultraäänihomogenisaattori UP400St verrataan sementtilaastin dispersiotehokkuutta tavalliseen levyllä varustettuun laboratoriosekoittimeen ja roottori-staattoritekniikkaan. Tutkimus osoitti, että ultraäänidispersio ei ole vain tehokas menetelmä, vaan se on jopa parempi kuin roottori-staattoritekniikkaa käyttävä sekoitin.
(tutkimus ja grafiikka: © Draganović et al., 2020)

Informaatio pyyntö




Huomaa, että Tietosuojakäytäntö.


 

Video näyttää grafiitin ultraäänisekoituksen ja dispergoitumisen 250 ml: ssa epoksihartsia (Toolcraft L) käyttäen ultraäänihomogenisaattoria (UP400St, Hielscher Ultrasonics). Hielscher Ultrasonics valmistaa laitteita grafiitin, grafeenin, hiili-nanoputkien, nanolankojen tai täyteaineiden hajottamiseksi laboratoriossa tai suurten volyymien tuotantoprosesseissa. Tyypillisiä käyttökohteita ovat dispergoituvat nanomateriaalit ja mikromateriaalit funktionalisointiprosessin aikana tai hartseiksi tai polymeereiksi dispergoitumiseen.

Sekoita epoksihartsi grafiittitäyteaineen kanssa ultraäänihomogenisaattorilla UP400St (400 wattia)

Videon pikkukuva

 

Konkreettinen tutkimus ja kehittäminen

Konkreettinen tutkimus etsii materiaaleja ja prosesseja:

  • vähentää materiaalikustannuksia ja energiakustannuksia
  • saada korkea alku- ja lopullinen vastus
  • parantaa tiheyttä ja puristusvoimaa
  • parantaa työstettävyyttä, pumpattavuutta ja viimeistelykykyä
  • parantaa kestävyyttä ja vähentää läpäisevyyttä
  • vähentää kutistumisen halkeamia, pölyämistä ja delaminaatioita
  • kemiallinen kestävyys, esim. sulfaattien kestävyys

Sementti ja sekoitus

Riittämätön sekoitus johtaa heikompien betonien ominaisuuksiin.Betonin ominaisuuksien parantamiseksi sekoitustekniikka on yhtä tärkeä kuin betonikoostumus. Sekoittaminen on olennainen askel yhtenäisen korkealaatuisen betonin tuotannossa. Vaikka lukuisat ohjeet ja määräykset, kuten DIN EN 206 kattavat betonin ja sen komponenttien koostumuksen, tosiasiallinen sementtisekoittamisprosessi ja betonisekoittaminen jää käyttäjälle.
On ratkaisevaa, että vesi, sementti ja seokset hajoavat tasaisesti ja jaetaan hienoisesti ja että agglomeraatit ovat riittävän hajanaisia. Riittämätön leviäminen tai purkaminen johtaa huonosti konkreettisiin ominaisuuksiin. Vähäisen vesipitoisuuden ja suurien lisäaineiden annostelun vuoksi itse tiivistetyn betonin (SCC) ja ultra-lujatekoisen betonin (UHPC) sekoittaminen vaatii pidempää sekoitusaikaa tai tehokkaampaa sekoitustekniikkaa.

Nanomateriaalit betoniin

Sementin nanomittakaavan hydratoinnin aikana kovettuvaan betoniin muodostuu hydratoitumistuotteita, kuten kalsiumhydraatteja. Piidioksidin tai nanoputkien nanohiukkaset muuttuvat sementin nanohiukkasiksi betonin jähmettymisen aikana. Pienemmät hiukkaset johtavat lyhyempään hiukkasetäisyyteen ja tiheämpään ja vähemmän huokoiseen materiaaliin. Tämä lisää puristuslujuutta ja vähentää läpäisevyyttä.

Nanosize-jauheen ja materiaalien suuri haitta on kuitenkin taipumus muodostaa agglomeraatteja kostutuksen ja sekoittumisen aikana. Ellei yksittäiset hiukkaset ole hyvin hajallaan, agglomeraatio pienentää alttiina olevaa hiukkasten pintaa, joka johtaa alhaisiin betonivaihtoehtoihin.

Ultrasonicator nanohiukkasten deagglomeraatioon ja nanomateriaalien luotettavaan ja tasaiseen dispersioon sementtiin ja betoniin

Ultraääniprosessori UIP16000 on korkean suorituskyvyn homogenisaattori sementin ja betonin dispersioon

Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoa sementtilietteen ultraäänisekoittumisen eduista betonielementeistä, betonista ja betonista.

Ultrasonic sekoitus nanomateriaaleista

Ultrasonication on erittäin tehokas keino sekoittamiseen, hajottamiseen ja deagglomeraatioon. Alla olevassa kuvassa on tyypillinen tulos savupiidioksidin ultraäänidispergoinnista veteen.

Sulfaatti-ultraäänisekoittimen (mikropiidioksidi)

Aloitus (vihreä käyrä) agglomeraattorihiukkaskoon ollessa yli 200 mikronia (D50) suurin osa partikkeleista vähennettiin alle 200 nanometreihin.

Ultrasonic sekoitus missä tahansa asteikolla

Hielscher tarjoaa ultraäänilaitteita käytettäväksi tutkimuksessa ja täysimittaisessa käsittelyssä.

Sonikaattorit laboratoriotutkimukseen ja kehittämiseen

Hielscherin ultraäänilaboratoriohomogenisaattorit ovat täydellinen sekoitustyökalu tutkimukseen ja kehitykseen laboratoriomittakaavassa. Hielscher-laboratorion sonikaattoreita käytetään tyypillisesti pienten erien ultraäänisekoittamiseen. Hielscherin ultraäänihomogenisaattorit tarjoavat tarkan parametrien hallinnan ja erinomaisen toistettavuuden asteikon valmisteluun. Tämä helpottaa eri formulaatioiden sekoittamista ja määrittää ultrasonication-intensiteetin ja sonikoinnin keston vaikutuksen.

Ultraääni inline sekoittaminen tuotannossa

Betoni valmiina käyttöönSkaalaamiseen tarvittavat ultraäänisekoituslaitteet voidaan määrittää tarkasti laboratoriotestin perusteella. Suurten sementti- tai betonivirtojen käsittelemiseksi korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita käytetään yleensä jatkuvassa virtaustilassa käyttämällä läpivirtausreaktoreita. Tämä mahdollistaa erittäin tasaisen sekoittamisen ja tahnojen ja lietteen virheettömän käsittelyn – jopa erittäin korkeilla viskositeeteilla.

Nano-piidioksidin ultraäänidispersio: Hielscherin ultraäänihomogenisaattori UP400St hajottaa piidioksidinanohiukkaset nopeasti ja tehokkaasti yhtenäiseksi nanodispersioksi.

Nano-Piidioksidin ultraäänidispersio ultraäänellä UP400St

Videon pikkukuva

Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista riippuen käsiteltävän erän tilavuudesta tai virtausnopeudesta:

erätilavuus Virtausnopeus Suositeltavat laitteet
1 - 500 ml 10 - 200 ml / min UP100H
10 - 2000 ml 20 - 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 - 20L 0.2 - 4 l / min UIP2000hdT
10 - 100 litraa 2 - 10 l / min UIP4000hdT
15 - 150L 3-15 l/min UIP6000hdT
n.a 10 - 100 l / min UIP16000
n.a suuremmat klusterin UIP16000

Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!

Kysy lisä tietoja

Käytä alla olevaa lomaketta pyytääksesi lisätietoja ultraäänisekoittimesta, sementtiin liittyvistä sovelluksista, teknisistä tiedoista ja hinnoista. Keskustelemme mielellämme sementin sekoitusprosessistasi kanssasi ja tarjoamme sinulle ultraäänisekoittimen, joka täyttää vaatimuksesi!









Huomaathan, että Tietosuojakäytäntö.


Kirjallisuus / Referenssit


Sementin sisäinen sekoittaminen sonikaattorilla

Ultrasonic sekoitus - vuokaavioHielscherin ultraäänisekoittimet asennetaan tyypillisesti linjaan. Materiaali pumpataan ultraäänireaktoriastiaan. Siellä se altistuu voimakkaalle ultraäänikavitaatiolle. Inline-sonikointi poistaa ohivirtauksen, kun kaikki hiukkaset kulkevat sekoituskammioon määritetyn polun jälkeen. Siksi ultrasonication tyypillisesti siirtää hiukkaskokojakauman käyrää laajentamatta sitä.

Vankka ja helppo puhdistaa

Ultraääni Flow Cell Reactor, joka on valmistettu ruostumattomasta teräksestä nesteen poistamiseen.Ultraäänisekoitusreaktori koostuu virtaussolusta ja sonotrodeista. Laakereita ei tarvita. Virtauskennoreaktoreilla (ruostumaton teräs) on yksinkertainen geometria ja ne voidaan helposti purkaa ja puhdistaa. Pieniä aukkoja tai piilotettuja kulmia ei ole.

Muut sovellukset Ultrasonics sementtiä ja betonia

Hielscherin ultraäänilaitteiden käyttö sementtien ja betonien valmistuksessa ei rajoitu sementin esiseosten tai betonien sekoittamiseen ja dispergointiin. Ultraääni on erittäin tehokas keino nesteiden ja lietteiden kaasunpoistoon. Tämä vähentää betoniin kovettumisen jälkeen juuttuneiden kaasukuplien määrää ja tilavuutta.
Ultraääniseulan ravistimet parantaa pienten hiukkasten jauheseulonnan läpäisykykyä ja laatua. Hielscher tarjoaa ultraäänellä kiihtyneitä seuloja laboratorio- ja teollisuussovelluksiin.

Konkreettiset taustatiedot

Betoni koostuu sementistä, esimerkiksi portland-sementistä ja muista sementtimateriaaleista, kuten lentotuhkasta ja kuonasementistä, kiviaineksesta (sora, kalkkikivi, graniitti, hiekka), vedestä ja kemiallisista lisäaineista. Tyypillisiä lisäaineita ovat kiihdyttimet tai hidastimet, pehmittimet, pigmentit, piidioksidihöyry tai korkean reaktiivisuuden metakaoliini (HRM). Mikropiidioksidi on tyypillinen sekoitus betoniin. Sen haittana on sen suhteellisen korkeat kustannukset ja saastuminen, joka vaikuttaa käyttäjien ja työntekijöiden terveyteen.

Keskustelemme mielellämme prosessistanne.

Otetaan yhteyttä.