ઉચ્ચ પ્રદર્શન કોંક્રિટ માટે અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ
માઇક્રો- અને નેનોસિલિકા અથવા નેનોટ્યુબનો ઉપયોગ ઉચ્ચ-પ્રદર્શન કોંક્રિટની સંકુચિત શક્તિમાં સુધારા તરફ દોરી જાય છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન એ સિમેન્ટ અથવા કોંક્રીટમાં નેનોમટીરીયલના મિશ્રણ, ભીનાશ અને વિખેરી નાખવાનું અસરકારક માધ્યમ છે.
માઇક્રો સિલિકાનો આજે કોંક્રીટમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, જે ઉચ્ચ સંકુચિત શક્તિ અથવા પાણી અને રાસાયણિક પ્રતિરોધક કોંક્રિટ તરફ દોરી જાય છે. તે સામગ્રી ખર્ચ અને ઊર્જા વપરાશ ઘટાડી શકે છે. નેનો સિલિકા અથવા નેનોટ્યુબ જેવા નવા નેનોમટેરિયલ્સ પ્રતિકાર અને શક્તિમાં વધુ સુધારા તરફ દોરી જાય છે. પરંતુ નેનોમટીરિયલ્સની સંપૂર્ણ ક્ષમતાને પ્રદર્શિત કરવા માટે, વિશ્વસનીય અને કાર્યક્ષમ વિખેરવાની તકનીકની જરૂર છે. પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેટર્સ એ સિમેન્ટ અને કોંક્રીટ જેવા અત્યંત ચીકણા અને પેસ્ટ જેવા સ્લરીમાં પણ નેનો-વિક્ષેપ પેદા કરવા માટે સૌથી વિશ્વસનીય અને અસરકારક તકનીક છે.
અલ્ટ્રાસોનિક મિક્સર્સ સાથે માઇક્રોફાઇન સિમેન્ટ ગ્રાઉટ ડિસ્પરશન
Draganović ની સંશોધન ટીમ સંશોધન લેખ રજૂ કરે છે, લેખકો અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ટેકનોલોજી અને પરંપરાગત પ્રયોગશાળા વિસર્જનનો ઉપયોગ કરીને માઇક્રોફાઇન સિમેન્ટ ગ્રાઉટના ફેલાવાની તપાસ કરે છે. અભ્યાસનો હેતુ અલ્ટ્રાસાઉન્ડની કામગીરીની તુલના કરવાનો છે – અભ્યાસમાં ખાસ કરીને sonicator UP400St – ગ્રાઉટ વિખેરવાની પરંપરાગત પદ્ધતિઓ સાથે.
સંશોધકોએ માઇક્રોફાઇન સિમેન્ટ કણોના પાર્ટિકલ સાઇઝ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન (PSD) અને ઝેટા પોટેન્શિયલનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે વિવિધ વિક્ષેપ તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને શ્રેણીબદ્ધ પ્રયોગો હાથ ધર્યા. વિખેરવાની તકનીકોમાં UP400St સોનિકેટરનો ઉપયોગ કરીને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સારવાર, હાઇ-સ્પીડ લેબોરેટરી વિસર્જન અને બંને પદ્ધતિઓના સંયોજનનો સમાવેશ થાય છે.
MultiSonoReactor MSR-4: ઉચ્ચ-પ્રદર્શન સિમેન્ટ અને કોંક્રિટના ઔદ્યોગિક ઇનલાઇન ઉત્પાદન માટે અલ્ટ્રાસોનિક ઇનલાઇન ડિસ્પરશન.
પરિણામો દર્શાવે છે કે સોનિકેટર UP400St નો ઉપયોગ કરીને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વિખેરવાથી પરંપરાગત પ્રયોગશાળા વિસર્જન કરનારાઓની તુલનામાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ સારી કણોના કદનું વિતરણ પ્રાપ્ત થયું છે. સોનિકેટર UP400St અસરકારક રીતે માઇક્રોફાઇન સિમેન્ટ કણોના એકત્રીકરણને ઘટાડે છે અને વધુ એકરૂપ અને સ્થિર ગ્રાઉટ સસ્પેન્શનનું ઉત્પાદન કરે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ટ્રીટમેન્ટ નાના કણોના વિતરણમાં સુધારો કરે છે, જેના પરિણામે કણોના કદના વિતરણની શ્રેણી ઓછી થાય છે.
તુલનાત્મક વિક્ષેપ પદ્ધતિઓ: Vma-Getzmann Dispermat CV-3 ડિસોલ્વર 90-mm ડિસ્ક અને રોટર-સ્ટેટર સિસ્ટમથી સજ્જ છે. Hielscher UP400St અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉપકરણ H22 સોનોટ્રોડથી સજ્જ.
(અભ્યાસ અને ચિત્રો: ©ડ્રેગાનોવિક એટ અલ., 2020)
વધુમાં, અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ પરંપરાગત લેબોરેટરી વિસર્જન સાથે સંયોજનમાં વિક્ષેપ કાર્યક્ષમતામાં વધુ સુધારો કરે છે, એકલા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સારવારની તુલનામાં વધુ ઝીણા કણોના કદના વિતરણને પ્રાપ્ત કરે છે. જ્યારે સંયુક્ત થાય છે, ત્યારે સોનિકેશન માઇક્રો-મિશ્રણ અને નેનો-વિક્ષેપ પ્રદાન કરે છે, જ્યારે વિસર્જન મેક્રો-મિશ્રણમાં ફાળો આપે છે તેની ખાતરી કરે છે કે તમામ કણો અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ ઝોનમાં આવે છે. આ બેચ ઓપરેશનમાં માઇક્રોફાઇન સિમેન્ટ ગ્રાઉટના પાર્ટિકલ સાઇઝ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન (PSD) અને ઝેટા પોટેન્શિયલ પર બહેતર નિયંત્રણ માટે પરવાનગી આપે છે. ફ્લો સેલ રિએક્ટરનો ઉપયોગ કરતી વખતે, કણોનું સસ્પેન્શન આપોઆપ કેવિટેશનલ હોટ સ્પોટ ઝોનમાંથી પસાર થાય છે જેથી વધારાની હલનચલન અનાવશ્યક હોય.
એકંદરે, અભ્યાસ માઇક્રોફાઇન સિમેન્ટ ગ્રાઉટને વિખેરી નાખવામાં સોનિકેટર UP400St ના શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શનને પ્રકાશિત કરે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સારવાર, ખાસ કરીને જ્યારે પરંપરાગત પ્રયોગશાળા વિસર્જન સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે માઇક્રોફાઇન સિમેન્ટ કણોનું સમાન અને સ્થિર સસ્પેન્શન હાંસલ કરવા માટે અત્યંત અસરકારક અને કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ પ્રદાન કરે છે.
તે નોંધવું યોગ્ય છે કે લેખ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અને પરંપરાગત વિક્ષેપ પદ્ધતિઓ વચ્ચે વ્યાપક સરખામણી પ્રદાન કરે છે જે ગ્રાઉટ વિક્ષેપમાં સોનિકેશનના શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શનને પ્રકાશિત કરે છે.
(cf. Draganović et al., 2020)
અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર UP400St ડિસ્કથી સજ્જ સામાન્ય લેબોરેટરી મિક્સર સાથે અને રોટર-સ્ટેટર ટેકનિકનો ઉપયોગ કરીને સિમેન્ટ ગ્રાઉટની વિક્ષેપ કાર્યક્ષમતાના સંદર્ભમાં સરખામણી કરવામાં આવે છે. અભ્યાસ દર્શાવે છે કે અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ માત્ર એક અસરકારક પદ્ધતિ નથી પરંતુ રોટર-સ્ટેટર તકનીકનો ઉપયોગ કરીને મિક્સર કરતાં પણ વધુ સારી છે.
(અભ્યાસ અને ગ્રાફિક: © Draganović et al., 2020)
કોંક્રિટ સંશોધન અને વિકાસ
કોંક્રિટ સંશોધન સામગ્રી અને પ્રક્રિયાઓ માટે જુએ છે:
- સામગ્રી ખર્ચ અને ઊર્જા ખર્ચમાં ઘટાડો
- ઉચ્ચ પ્રારંભિક અને અંતિમ પ્રતિકાર મેળવો
- ઘનતા અને સંકુચિત શક્તિમાં સુધારો
- કાર્યક્ષમતા, પમ્પેબિલિટી અને ફિનિશબિલિટીમાં સુધારો
- ટકાઉપણું સુધારે છે અને અભેદ્યતા ઘટાડે છે
- સંકોચન તિરાડો, ડસ્ટિંગ અને ડિલેમિનેશનની સમસ્યાઓ ઘટાડે છે
- રાસાયણિક પ્રતિકાર, દા.ત. સલ્ફેટ પ્રતિકાર
સિમેન્ટ અને કોંક્રિટ મિશ્રણ
જ્યારે કોંક્રિટના ગુણધર્મોમાં સુધારાની વાત આવે છે, ત્યારે મિશ્રણ તકનીકી કોંક્રિટ રચના જેટલી જ મહત્વપૂર્ણ છે. સમાન, ઉચ્ચ ગુણવત્તાની કોંક્રિટના ઉત્પાદનમાં મિશ્રણ એ આવશ્યક પગલું છે. જોકે અસંખ્ય માર્ગદર્શિકા અને નિયમો, દા.ત. DIN EN 206 કોંક્રિટની રચના અને તેના ઘટકોને આવરી લે છે, સિમેન્ટ મિશ્રણ અને કોંક્રિટ મિશ્રણની વાસ્તવિક પ્રક્રિયા વપરાશકર્તા પર છોડી દેવામાં આવે છે.
તે નિર્ણાયક છે કે પાણી, સિમેન્ટ અને મિશ્રણ સમાનરૂપે વિખેરાઈ જાય છે અને ઝીણા ધોરણે વિતરિત થાય છે અને એગ્લોમેરેટ પૂરતા પ્રમાણમાં વિખેરાઈ જાય છે. અપૂરતું વિખેરવું અથવા ડિગગ્લોમેરેશન હલકી ગુણવત્તાવાળા કોંક્રિટ ગુણધર્મોમાં પરિણમે છે. ઓછી પાણીની સામગ્રી અને મિશ્રણના ઉચ્ચ ડોઝને લીધે, સેલ્ફ-કોમ્પેક્ટીંગ કોંક્રિટ (એસસીસી) અને અલ્ટ્રા હાઇ સ્ટ્રેન્થ કોંક્રીટ (યુએચપીસી) ના મિશ્રણ માટે લાંબા સમય સુધી મિશ્રણ સમય અથવા વધુ અસરકારક મિશ્રણ તકનીકની જરૂર પડે છે.
કોંક્રિટમાં નેનોમટીરિયલ્સ
સિમેન્ટ નેનોસ્કેલ હાઇડ્રેશન ઉત્પાદનોના હાઇડ્રેશન દરમિયાન, જેમ કે કેલ્શિયમ હાઇડ્રેટ સખત કોંક્રિટમાં રચાય છે. સિલિકા અથવા નેનોટ્યુબના નેનો કણો કોંક્રિટના ઘનકરણ દરમિયાન સિમેન્ટના નેનો કણોમાં ફેરવાય છે. નાના કણો ઓછા કણોનું અંતર અને ઘન અને ઓછા છિદ્રાળુ સામગ્રી તરફ દોરી જાય છે. આ સંકુચિત શક્તિમાં વધારો કરે છે અને અભેદ્યતા ઘટાડે છે.
નેનોસાઇઝ પાવડર અને સામગ્રીનો મુખ્ય ગેરલાભ, જોકે, ભીનાશ અને મિશ્રણ દરમિયાન એગ્લોમેરેટ્સ બનાવવાનું વલણ છે. જ્યાં સુધી વ્યક્તિગત કણો સારી રીતે વિખરાયેલા ન હોય ત્યાં સુધી, એકત્રીકરણ ખુલ્લી કણોની સપાટીને ઘટાડે છે જે હલકી ગુણવત્તાવાળા કોંક્રિટ ગુણધર્મો તરફ દોરી જાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર UIP16000 એ સિમેન્ટ અને કોંક્રિટના વિખેરવા માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન હોમોજેનાઇઝર છે.
નેનોમટીરિયલ્સનું અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ
અલ્ટ્રાસોનિકેશન એ મિશ્રણ, વિખેરવું અને ડિગગ્લોમેરેશન માટે ખૂબ જ અસરકારક માધ્યમ છે. નીચેનું ચિત્ર પાણીમાં ફ્યુમ્ડ સિલિકાના અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરવાનું લાક્ષણિક પરિણામ દર્શાવે છે.
200 માઈક્રોન (D50) કરતા વધુના કણોના કદના સમૂહથી શરૂ કરીને (લીલો વળાંક) મોટાભાગના કણો 200 નેનોમીટરથી ઓછા થઈ ગયા હતા.
કોઈપણ સ્કેલ પર અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ
Hielscher સંશોધન અને સંપૂર્ણ સ્કેલ પ્રોસેસિંગમાં ઉપયોગ માટે અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ ઉપકરણો પ્રદાન કરે છે.
લેબોરેટરી સંશોધન અને વિકાસ માટે સોનિકેટર્સ
Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક લેબોરેટરી homogenizers લેબ સ્કેલ પર સંશોધન અને વિકાસ માટે સંપૂર્ણ મિશ્રણ સાધન છે. Hielscher લેબ સોનિકેટર્સનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે નાના બેચના અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ માટે થાય છે. Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સ સ્કેલ અપની તૈયારી માટે ચોક્કસ પરિમાણ નિયંત્રણ અને ઉત્તમ પ્રજનનક્ષમતા પ્રદાન કરે છે. આ વિવિધ ફોર્મ્યુલેશનને મિશ્રિત કરવાનું અને અલ્ટ્રાસોનિકેશનની તીવ્રતા અને સોનિકેશનની અવધિની અસરને નિર્ધારિત કરવાનું સરળ બનાવે છે.
ઉત્પાદનમાં અલ્ટ્રાસોનિક ઇનલાઇન મિશ્રણ
સ્કેલ અપ માટે જરૂરી અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ સાધનો લેબોરેટરી ટેસ્ટના આધારે બરાબર નક્કી કરી શકાય છે. સિમેન્ટ અથવા કોંક્રિટના મોટા જથ્થાના પ્રવાહોની પ્રક્રિયા કરવા માટે, ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ સામાન્ય રીતે ફ્લો-થ્રુ રિએક્ટરનો ઉપયોગ કરીને સતત પ્રવાહ મોડમાં ચલાવવામાં આવે છે. આ ખૂબ સમાન મિશ્રણ અને પેસ્ટ અને સ્લરીઝની દોષરહિત પ્રક્રિયા માટે પરવાનગી આપે છે – ખૂબ ઊંચી સ્નિગ્ધતા સાથે પણ.
નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને બેચ વોલ્યુમ અથવા પ્રક્રિયા કરવાના પ્રવાહ દરના આધારે અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે:
| બેચ વોલ્યુમ | પ્રવાહ દર | ભલામણ કરેલ ઉપકરણો |
|---|---|---|
| 1 થી 500 મિલી | 10 થી 200 એમએલ/મિનિટ | UP100H |
| 10 થી 2000 એમએલ | 20 થી 400 એમએલ/મિનિટ | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 થી 20L | 0.2 થી 4L/મિનિટ | UIP2000hdT |
| 10 થી 100 લિ | 2 થી 10L/મિનિટ | UIP4000hdT |
| 15 થી 150 લિ | 3 થી 15L/મિનિટ | UIP6000hdT |
| na | 10 થી 100L/મિનિટ | UIP16000 |
| na | મોટા | નું ક્લસ્ટર UIP16000 |
અમારો સંપર્ક કરો! / અમને પૂછો!
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- Peters, Simone (2017): The Influence of Power Ultrasound on Setting and Strength Development of Cement Suspensions. Doctoral Thesis Bauhaus-Universität Weimar, 2017.
- N.-M. Barkoula, C. Ioannou, D.G. Aggelis, T.E. Matikas (2016): Optimization of nano-silica’s addition in cement mortars and assessment of the failure process using acoustic emission monitoring. Construction and Building Materials, Volume 125, 2016. 546-552.
- Mahmood Amani, Salem Al-Juhani, Mohammed Al-Jubouri, Rommel Yrac, Abdullah Taha (2016): Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2; 2016.
- Amani, Mahmood; Retnanto, Albertus; Aljuhani, Salem; Al-Jubouri, Mohammed; Shehada, Salem; Yrac, Rommel (2015): Investigating the Role of Ultrasonic Wave Technology as an Asphaltene Flocculation Inhibitor, an Experimental Study. Conference: International Petroleum Technology Conference 2015.
સોનિકેટરનો ઉપયોગ કરીને સિમેન્ટનું ઇનલાઇન મિશ્રણ
Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક મિક્સર્સ સામાન્ય રીતે ઇન-લાઇન ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે. સામગ્રીને અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર વહાણમાં પમ્પ કરવામાં આવે છે. ત્યાં તે તીવ્ર અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણના સંપર્કમાં આવે છે. ઇનલાઇન સોનિકેશન બાય-પાસિંગને દૂર કરે છે કારણ કે તમામ કણો નિર્ધારિત માર્ગને અનુસરીને મિશ્રણ ચેમ્બર પસાર કરે છે. તેથી, અલ્ટ્રાસોનિકેશન સામાન્ય રીતે કણોના કદના વિતરણ વળાંકને પહોળા કરવાને બદલે તેને બદલી નાખે છે.
મજબૂત અને સાફ કરવા માટે સરળ
અલ્ટ્રાસોનિક મિક્સિંગ રિએક્ટરમાં ફ્લો સેલ અને સોનોટ્રોડ્સ હોય છે. કોઈ બેરિંગ્સની જરૂર નથી. ફ્લો સેલ રિએક્ટર (સ્ટેનલેસ સ્ટીલ)માં સરળ ભૂમિતિ હોય છે અને તેને સરળતાથી ડિસએસેમ્બલ અને સાફ કરી શકાય છે. ત્યાં કોઈ નાના ઓરિફિસ અથવા છુપાયેલા ખૂણા નથી.
સિમેન્ટ અને કોંક્રિટ માટે અલ્ટ્રાસોનિક્સની અન્ય એપ્લિકેશનો
સિમેન્ટ અને કોન્ક્રીટની તૈયારીમાં Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોનો ઉપયોગ સિમેન્ટ પ્રિમિક્સ અથવા કોંક્રીટના મિશ્રણ અને વિખેરવા સુધી મર્યાદિત નથી. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એ પ્રવાહી અને સ્લરીને દૂર કરવા માટે ખૂબ જ અસરકારક માધ્યમ છે. આ સખ્તાઇ પછી કોંક્રિટમાં ફસાયેલા ગેસ પરપોટાની સંખ્યા અને વોલ્યુમ ઘટાડે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક ચાળણી શેકર્સ નાના કણો માટે પાવડર સીવિંગની થ્રુપુટ અને ગુણવત્તામાં સુધારો. Hielscher પ્રયોગશાળા અને ઔદ્યોગિક કાર્યક્રમો માટે ultrasonically ઉત્તેજિત sieves ઓફર કરે છે.
કોંક્રિટ પૃષ્ઠભૂમિ માહિતી
કોંક્રીટ સિમેન્ટથી બનેલું છે, દા.ત. પોર્ટલેન્ડ સિમેન્ટ અને અન્ય સિમેન્ટીયસ સામગ્રીઓ, જેમ કે ફ્લાય એશ અને સ્લેગ સિમેન્ટ, એકંદર (કાંકરી, ચૂનો, ગ્રેનાઈટ, રેતી), પાણી અને રાસાયણિક મિશ્રણ. લાક્ષણિક મિશ્રણોમાં એક્સિલરેટર અથવા રિટાર્ડર્સ, પ્લાસ્ટિસાઇઝર્સ, પિગમેન્ટ્સ, સિલિકા ફ્યુમ અથવા હાઇ રિએક્ટિવિટી મેટાકાઓલિન (HRM)નો સમાવેશ થાય છે. માઇક્રો સિલિકા એ કોંક્રિટમાં એક લાક્ષણિક મિશ્રણ છે. તેનો ગેરલાભ એ તેની પ્રમાણમાં ઊંચી કિંમત અને દૂષણ છે જે ઓપરેટરો અને કામદારોના સ્વાસ્થ્યને અસર કરે છે.