Mélange Ultrasonique de la Pâte de Ciment

Le mélange par ultrasons de la pâte de ciment offre de grands avantages pour les usines de moulage préfabriqué, de coulage à sec et de béton. Cela inclut : Temps de prise initiale et finale plus court, dosage plus faible du superplastifiant, hydratation plus rapide et plus complète ainsi qu'une plus grande résistance à la compression.
Les technologies traditionnelles de malaxage du béton, telles que “mélange sur route” ou les malaxeurs rotatifs n'offrent pas une action de malaxage suffisante pour disperser les agglomérats de particules de ciment et d'autres matériaux cimentaires, tels que les cendres volantes ou les cendres volantes. silice. Alors que les particules externes de ces agglomérats sont exposées à l'eau, les surfaces internes des particules restent sèches. Il en résulte une hydratation lente et incomplète.

Avantages de la technologie de mélange par ultrasons

La dispersion ultrasonique est la technologie la plus avancée pour désagglomérer et disperser des matériaux de taille micrométrique et nanométrique dans les liquides. Le mélange par ultrasons utilise des forces de cisaillement cavitationnelles qui sont plus efficaces dans le mélange de matériaux de taille fine que les mélangeurs rotatifs et les mélangeurs rotor-stator classiques. Pour le ciment, siliceCendres volantes, pigments ou NTCla performance de ces matériaux est significativement augmentée par Dispersion ultrasoniquecar il améliore la distribution des particules et le contact avec l'eau.
Pendant l'hydratation – la réaction du ciment avec l'eau – Les phases C-S-H-phases forment des structures en forme d'aiguilles. Les photos ci-dessous montrent la microstructure de la pâte de ciment après 5 heures d'hydratation. Dans la pâte de ciment ultrasonisée, les phases C-S-H ont une longueur de près de 500 nm, alors que dans la pâte non ultrasonifiée, les phases C-S-H sont d'environ 100 nm, seulement.

Microstructure de la pâte de ciment après 5 heures d'hydratation

avec traitement par ultrasons	sans traitement ultrasonique
Pâte de ciment Portland (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Université Bauhaus de Weimar

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

Température d'hydratation

Résistance à la compression

Vitesse d'impulsion ultrasonore

C. Rössler (2009)

La croissance des phases C-S-H est corrélée à la température dans la pâte de ciment pendant la période d'hydratation (cliquez sur le graphique de droite). Dans la pâte de ciment mélangée par ultrasons, le l'hydratation commence environ une heure plus tôt. L'hydratation précoce est corrélée à une augmentation plus précoce de la résistance à la compression (cliquer sur le graphique du bouton droit de la souris). La vitesse d'hydratation accrue peut également être mesurée par la vitesse d'impulsion ultrasonore.

En particulier pour le béton préfabriqué et le béton coulé à sec, cela permet de réduire considérablement le temps de démoulage du béton coulé. Etudes de l'Université Bauhaus (Allemagne) a montré ce qui suit réduction des temps fixes.

	Référence	Diff.	Ultrasons de puissance
Réglage initial	5 h 15 min	-29%	3 h 45 min
Prise finale	6 h 45 min	-33%	4 h 30 min
Affaissement	122 mm (4.8″)	+30%	158 mm (6.2″)

Un autre avantage intéressant du mélange ultrasonique est l'influence sur la fluidité. Comme le montre le tableau ci-dessus, le les hausses d'affaissement d'environ 30%. Cela permet de dose réduite de superplastifiants.

Intégration des procédés des mélangeurs à ultrasons

Hielscher propose des mélangeurs à ultrasons pour la dispersion efficace du ciment, siliceCendres volantes, pigments ou NTC. Tout d'abord, tout matériau sec doit être prémélangé avec de l'eau afin d'obtenir une concentration élevée. – et pourtant de la pâte pompable. Le mélangeur ultrasonique Hielscher désagglomère et disperse les particules en utilisant cavitationnel cisaille. Par conséquent, toute la surface de chaque particule est entièrement exposée à l'eau.

Traitement par ultrasons de la pâte de ciment

Dans le cas de la pâte de ciment, l'hydratation commence après le traitement par ultrasons. C'est pourquoi 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, l'agrégat, tel que le sable ou le gravier, est ajouté et mélangé avec la pâte de ciment. Comme les particules de ciment sont déjà bien dispersées à ce stade, la pâte de ciment se mélange bien avec l'agrégat. Le béton est alors prêt à être rempli dans des moules préfabriqués ou pour le transport. Un réservoir de fragmentation à côté du malaxeur à ultrasons peut être utilisé pour traiter de façon plus continue en cas de demande de béton instable.

Dispersion ultrasonique de la silice, des cendres volantes et des nanomatériaux

La dispersion des silicecendres volantes, pigments ou autres nanomatériaux, tels que nanotubes de carbonenécessite d'autres intensités de traitement et d'autres niveaux d'énergie. Pour cette raison, nous recommandons un mélangeur à ultrasons séparé pour produire une bouillie/pâte bien dispersée qui est ensuite ajoutée au mélange de béton. Veuillez cliquer sur le graphique ci-dessus pour un schéma schématique de ce processus.

L'équipement de mélange ultrasonique nécessaire pour la mise à l'échelle peut être déterminé avec précision à l'aide d'un test à l'échelle pilote. UIP1000hd set (1.000 watts). Le tableau ci-dessous indique les recommandations générales concernant l'appareil en fonction du volume du lot ou du débit de pâte de ciment à traiter.