Hielscher – Technologie Ultrasons

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 des mélangeurs rotatifs fournissent une action de mélange suffisante pour disperser des agglomérats de particules de ciment et d'autres matériaux cimentaires, tels que les cendres volantes ou silice. Bien que les particules externes de ces agglomérats sont exposés à l'eau, les surfaces des particules internes restent sèches. Il en résulte une hydratation lente et incomplète.

Avantages de la technologie de mélange par ultrasons

dispersion à ultrasons est la technologie la plus avancée pour désagréger et disperser la taille du micron et matériaux nanométriques dans les liquides. mélange par ultrasons utilise des forces de cisaillement de cavitation qui sont plus efficaces dans le mélange des matières fines de taille que les mélangeurs rotatifs conventionnels et des mélangeurs à rotor-stator. Pour le ciment, silice, Les cendres volantes, des pigments ou CNT, La performance de ces matériaux est considérablement augmenté par ultrasons dispersant, Car il 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.

Hielscher's ultrasonic dispersion technology improves cement precasts.

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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 heures Microstructures 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 de cavitation ultrasonique 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

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

C. Rössler (2009)

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.

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 les éléments suivants réduction des temps de réglage.

Référence Diff. puissance Ultrasons
Set initial 5 h 15 min -29% 3 h 45 min
Set final 6 h 45 min -33% 4 h 30 min
Marasme 122 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 env. 30%. Cela peut permet dose réduite de superplastifiants.

Intégration des procédés de mélangeurs à ultrasons

Hielscher offre des mélangeurs à ultrasons pour la dispersion efficace du ciment, silice, Les cendres volantes, des pigments ou CNT. Tout d'abord, toute matière sèche doit être prémélangé avec de l'eau afin de former une concentration élevée – pâte encore pompable. Le mélangeur à ultrasons Hielscher, désagglomère et disperse les particules en utilisant cavitationnel tondre. En conséquence, toute la surface de chaque particule est entièrement exposé 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, comme la pâte de ciment ne peut pas être stocké pendant de longues périodes. Le schéma ci-dessous illustre le procédé. Dans une l'étape suivante, l'agrégat, tel que du sable ou du gravier est ajouté et mélangé à la pâte de ciment. Comme les particules de ciment sont déjà dispersés à ce stade, la pâte de ciment et se mélange avec l'agrégat. Le béton est alors prêt à être rempli dans des moules ou éléments préfabriqués pour le transport. Un réservoir de rupture à côté de la console à ultrasons peut être utilisé pour traiter 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 silice, Cendres volantes, des pigments ou d'autres nanomatériaux, tels que des nanotubes de carbone, Exige que les autres intensités de traitement et les niveaux d'énergie. Pour cette raison, nous recommandons un mélangeur à ultrasons séparé pour produire une suspension bien dispersée / pâte qui est ensuite ajouté au mélange de béton. S'il vous plaît cliquer sur l'image ci-dessus pour un dessin schématique de ce processus.

Béton prêt à l'emploiL'équipement de mélange à ultrasons nécessaire jusqu'à l'échelle peut être déterminée exactement sur la base des tests à l'échelle pilote en utilisant un UIP1000hd set (1000 watts). Le tableau ci-dessous montre les recommandations de périphérique en fonction du volume de charge ou le débit de la pâte de ciment à traiter.

lot Volume Débit Appareils recommandés
0.1 10L 00,2 à 2 L / min UIP1000hd, UIP1500hd
10 à 50L 2 à 10 L / min UIP4000
n / a. 10 à 50L / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

Avec jusqu'à 16 kW de puissance de mélange par ultrasons seul appareil, Hielscher offre la puissance de traitement nécessaire pour les applications à haut volume. Cette technologie est facile à tester et échelles en linéaire.

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Ultrasons Inline Mixer (UIP1000hdT)

Littérature / Références