Mélange Ultrasonique de la Pâte de Ciment

Le mélange à ultrasons de la pâte de ciment offre de grands avantages pour les éléments préfabriqués en moulage, drycast et centrales à béton. Cela inclut: le temps de jeu initial et final Shorter, plus faible dose de superplastifiants, une hydratation plus rapide et plus complète ainsi que résistance à la compression plus élevée.

technologies de mélange traditionnelles en béton, tels que “sur-route-mélange” ou les malaxeurs rotatifs ne suffisent pas à disperser les agglomérats de particules de ciment et d'autres matériaux cimentaires, tels que les cendres volantes ou la silice. Alors que les particules extérieures de ces agglomérats sont exposées à l'eau, les surfaces intérieures des particules restent sèches. Il en résulte une hydratation lente et incomplète.

Avantages de la technologie de mélange par ultrasons pour le béton

La dispersion ultrasonique est la technologie la plus avancée pour désagglomérer et disperser les matériaux de taille micronique et nanométrique dans les liquides. Le mélange ultrasonique utilise des forces de cisaillement cavitationnelles qui sont plus efficaces pour mélanger les matériaux de taille fine que les mélangeurs rotatifs conventionnels et les mélangeurs à rotor-stator. Pour le ciment, la silice, les cendres volantes, les pigments ou les NTC, la performance de ces matériaux est considérablement accrue par la dispersion ultrasonique, car elle améliore la distribution des particules et le contact avec l'eau.
Au cours de l'hydratation – la réaction du ciment avec de l'eau – phases C-S-H-cultiver des structures en forme d'aiguilles. Les images ci-dessous montrent la microstructure dans la pâte de ciment après 5 heures d'hydratation. Dans la pâte de ciment ultrasonication, les phases C-S-H-sont presque 500 nm de long, alors que dans la pâte unsonicated, les phases C-S-H sont autour de 100 nm seulement.
 

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Sonicateur à haute performance UIP16000 pour les procédés à haut volume tels que le mélange de ciment ou la géopolymérisation pour la fabrication de matériaux de construction.

Sonicator UIP16000hdT pour la dispersion de matériaux de construction tels que le ciment, les géopolymères ou le béton.

Microstructures de pâte de ciment Après 5 heures Temps Hydratation
avec traitement par ultrasons
sans traitement à ultrasons
Microstructures de pâte de ciment après le traitement et ultrasons 5 heuresMicrostructures de pâte de ciment sans traitement et ultrasons 5 heures
Portland pâte de ciment (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Université Bauhaus de Weimar

 
Le mélange par cavitation induite par ultrasons conduit à une croissance plus rapide des phases C-S-H.

 
Température Hydratation

Influence du pouvoir Ultrasons (PUS) sur les courbes temps-température de ciment Pastes

Influence du pouvoir Ultrasons (PUS) sur les courbes temps-température de ciment Pastes

 
Force de compression
Influence du pouvoir Ultrasons (PUS) sur la force de compression de mortier Prismes
 
L'échographie Pulse Velocity

Influence du pouvoir Ultrasons (PUS) sur ultrasons Pulse Vitesse de pâtes de ciment hydratantes

Influence du pouvoir Ultrasons (PUS) sur ultrasons Pulse Vitesse de pâtes de ciment hydratantes

 

La croissance des phases C-S-H-corrélation avec la température de la pâte de ciment au cours de la période d'hydratation (cliquer au graphique de droite). Dans la pâte de ciment mélangé ultra-sons, la hydratation commence environ. une heure plus tôt. hydratation Plus tôt en corrélation avec une augmentation plus tôt dans la force de compression (cliquez graphique à droite). La vitesse d'hydratation accrue peut être mesurée par la vitesse de propagation des ultrasons, aussi.

disperseur à ultrasons améliorer le traitement et la qualité du ciment.

Mélangeur ultrasonique en ligne UIP1000hdT pour le mélange de ciment dans l'usine pilote

 

En particulier pour les éléments préfabriqués en béton et drycast, ce qui conduit à temps beaucoup plus court jusqu'à ce que peuvent être prises en béton coulé du moule. Des études menées par l'Université du Bauhaus (Allemagne) a montré la réduction suivante des durées d'immobilisation.

RéférenceDiff.puissance Ultrasons
Set initial5 h 15 min-29%3 h 45 min
Set final6 h 45 min-33%4 h 30 min
Marasme122 mm (4,8″)+ 30%158 mm (6,2″)

Un autre avantage intéressant de mélange à ultrasons est l'influence sur la fluidité. Comme le montre le tableau ci-dessus, la augmente d'affaissement d'environ 30 %. Cela permet de réduire le dosage des superplastifiants.
 

Intégration des mélangeurs à ultrasons dans la production de ciment

Hielscher propose des mélangeurs à ultrasons pour la dispersion efficace du ciment, de la silice, des cendres volantes, des pigments ou des NTC. Tout matériau sec doit d'abord être prémélangé avec de l'eau afin de former une concentration élevée. – Le mélangeur ultrasonique Hielscher désagglomère et disperse les particules en utilisant le cisaillement cavitaire. Le mélangeur ultrasonique Hielscher désagglomère et disperse les particules en utilisant le cisaillement par cavitation. Ainsi, la surface entière de chaque particule est entièrement exposée à l'eau.

Traitement par ultrasons de pâte de ciment

Dans le cas de la pâte de ciment, l'hydratation commence après le traitement par ultrasons. Par conséquent, le mélangeur à ultrasons Hielscher doit être utilisé en ligne, car la pâte de ciment ne peut pas être stockée pendant de longues périodes. Le schéma ci-dessous illustre le processus. Dans l'étape suivante, les agrégats, tels que le sable ou le gravier, sont ajoutés et mélangés à la pâte de ciment. Comme les particules de ciment sont déjà bien dispersées à ce stade, la pâte de ciment se mélange bien à l'agrégat. Le béton est alors prêt à être versé dans des moules de préfabrication ou à être transporté. Un réservoir de rupture situé à côté du mélangeur à ultrasons peut être utilisé pour un traitement plus continu en cas de demande de béton instable.

Ultrasons mélange ligne de ciment pour préfabriquer

Ultrasons de silice de dispersion, des cendres volantes et Nanomatériaux

Ultrasons mélange ligne de ciment pour préfabriquerLa dispersion de la silice, des cendres volantes, des pigments ou d'autres nanomatériaux, tels que les nanotubes de carbone, nécessite d'autres intensités de traitement et d'autres niveaux d'énergie. C'est pourquoi nous recommandons l'utilisation d'un mélangeur à ultrasons séparé pour produire une boue/pâte bien dispersée qui sera ensuite ajoutée au mélange de béton. Cliquez sur le graphique ci-dessus pour obtenir un schéma de ce processus.

Béton prêt à l'emploiL'équipement de mélange par ultrasons nécessaire à la mise à l'échelle peut être déterminé avec précision sur la base d'essais à l'échelle pilote réalisés avec l'UIP1000hdT, un sonicateur puissant de 1 000 watts à l'échelle pilote. Le tableau ci-dessous présente les recommandations générales relatives à l'appareil en fonction du volume du lot ou du débit de la pâte de ciment à traiter.

lot VolumeDébitAppareils recommandés
0.1 10L00,2 à 2 L / minUIP1000hdT, UIP1500hdT
10 à 50L2 à 10 L / minUIP4000hdT
15 à 150L3 à 15L/minUIP6000hdT
n / a.10 à 50L / minUIP16000
n / a.plus grandgroupe de UIP16000

Avec une puissance de mélange ultrasonique pouvant atteindre 16 kW par sonde ultrasonique, Hielscher offre la puissance de traitement requise pour les applications à haut volume. Cette technologie est facile à tester et s'adapte de manière linéaire.

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Hielscher's ultrasonic dispersion technology improves cement precasts.

Littérature / Références


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