कंक्रीट के लिए सीमेंट पेस्ट का अल्ट्रासोनिक मिश्रण

सीमेंट पेस्ट का अल्ट्रासोनिक मिश्रण प्रीकास्ट ढलाई, ड्राईकास्ट और कंक्रीट संयंत्रों के लिए बड़े लाभ प्रदान करता है। इन लाभों में प्रारंभिक और अंतिम जमाव के समय में कमी, सुपरप्लास्टिसाइज़र की कम खुराक, तेज़ और अधिक पूर्ण जलयोजन, साथ ही उच्च संपीडन सामर्थ्य शामिल हैं।

कंक्रीट मिलाने की पारंपरिक तकनीकें, जैसे “सड़क पर परिवहन के दौरान मिश्रण” या रोटरी मिक्सर, सीमेंट कणों तथा फ्लाई ऐश या सिलिका जैसी अन्य सीमेंटीय सामग्रियों के समूहों को फैलाने के लिए पर्याप्त मिश्रण क्रिया प्रदान नहीं करती हैं। ऐसे समूहों के बाहरी कण पानी के संपर्क में आते हैं, जबकि भीतरी कणों की सतहें सूखी रहती हैं। इसके परिणामस्वरूप जलयोजन धीमा और अधूरा होता है।

कंक्रीट के लिए अल्ट्रासोनिक मिश्रण तकनीक के लाभ

तरल पदार्थों में माइक्रोन और नैनो आकार की सामग्रियों के कण-समूहों को तोड़ने और उन्हें फैलाने के लिए अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण सबसे उन्नत तकनीक है। अल्ट्रासोनिक मिश्रण में कैविटेशन से उत्पन्न अपरूपण बलों का उपयोग होता है, जो महीन आकार की सामग्रियों को मिलाने में पारंपरिक रोटरी मिक्सर और रोटर‑स्टेटर मिक्सर से अधिक प्रभावी होते हैं। सीमेंट, सिलिका, फ्लाई ऐश, वर्णकों या CNTs जैसी सामग्रियों का प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण से उल्लेखनीय रूप से बढ़ जाता है, क्योंकि यह कणों के वितरण और पानी के साथ उनके संपर्क को बेहतर बनाता है।

जलयोजन के दौरान – अर्थात पानी के साथ सीमेंट की अभिक्रिया के दौरान – C‑S‑H‑प्रावस्थाओं में सुई जैसी संरचनाएँ विकसित होती हैं। नीचे दिए गए चित्र 5 घंटे के जलयोजन के बाद सीमेंट पेस्ट की सूक्ष्मसंरचना दिखाते हैं। अल्ट्रासोनिक उपचारित सीमेंट पेस्ट में C‑S‑H‑प्रावस्थाएँ लगभग 500nm लंबी होती हैं, जबकि बिना सोनिकेशन वाले पेस्ट में C‑S‑H‑प्रावस्थाएँ लगभग 100nm होती हैं।

5hrs के जलयोजन समय के बाद सीमेंट पेस्ट की सूक्ष्मसंरचना

अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण के साथ	अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण के बिना
पोर्टलैंड सीमेंट पेस्ट (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Bauhaus University Weimar

 
अल्ट्रासाउंड से उत्पन्न कैविटेशन द्वारा मिश्रण से C‑S‑H‑प्रावस्थाओं का विकास अधिक तेज़ी से होता है।

 
जलयोजन तापमान

सीमेंट पेस्टों के समय-तापमान वक्रों पर उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासोनिक उपचार (PUS) का प्रभाव

 
संपीडन सामर्थ्य

मोर्टार प्रिज़्मों के संपीडन सामर्थ्य पर उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासोनिक उपचार (PUS) का प्रभाव

 
अल्ट्रासाउंड स्पंद वेग

जलयोजन से गुज़र रहे सीमेंट पेस्टों के अल्ट्रासोनिक स्पंद वेग पर उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासोनिक उपचार (PUS) का प्रभाव

C‑S‑H-प्रावस्थाओं का विकास जलयोजन अवधि के दौरान सीमेंट पेस्ट के तापमान से सहसंबंधित होता है (दाईं ओर के ग्राफ़ पर क्लिक करें)। अल्ट्रासोनिक रूप से मिश्रित सीमेंट पेस्ट में जलयोजन लगभग एक घंटे पहले शुरू होता है. पहले शुरू होने वाला जलयोजन संपीडन सामर्थ्य में पहले होने वाली वृद्धि से सहसंबंधित होता है। जलयोजन की बढ़ी हुई गति को अल्ट्रासाउंड स्पंद वेग से भी मापा जा सकता है।

विशेष रूप से प्रीकास्ट और ड्राईकास्ट कंक्रीट के लिए, इससे ढले हुए कंक्रीट को साँचे से निकालने तक का समय उल्लेखनीय रूप से कम हो जाता है। Bauhaus University (जर्मनी) के अध्ययनों में जमाव के समय में निम्नलिखित कमी देखी गई।

अल्ट्रासोनिक मिश्रण का एक और दिलचस्प लाभ तरलता पर इसका प्रभाव है। जैसा कि ऊपर की तालिका में दिखाया गया है, स्लम्प लगभग 30% बढ़ता है। इससे सुपरप्लास्टिसाइज़रों की खुराक कम की जा सकती है।

सीमेंट उत्पादन प्रक्रिया में अल्ट्रासोनिक मिक्सरों का एकीकरण

Hielscher सीमेंट, सिलिका, फ्लाई ऐश, वर्णकों या CNTs के प्रभावी परिक्षेपण के लिए अल्ट्रासोनिक मिक्सर प्रदान करता है। सबसे पहले, किसी भी सूखी सामग्री को पानी के साथ पहले से मिलाना चाहिए, ताकि उच्च सांद्रता वाला, फिर भी पंप किया जा सकने वाला पेस्ट बने। Hielscher अल्ट्रासोनिक मिक्सर कैविटेशन से उत्पन्न अपरूपण का उपयोग करके कणों के समूहों को तोड़ता है और कणों को फैलाता है। परिणामस्वरूप, प्रत्येक कण की पूरी सतह पानी के पूर्ण संपर्क में आ जाती है।

सीमेंट पेस्ट का अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण

सीमेंट पेस्ट के मामले में, जलयोजन अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण के बाद शुरू होता है। इसलिए, Hielscher अल्ट्रासोनिक मिक्सर का उपयोग इनलाइन किया जाना चाहिए, क्योंकि सीमेंट पेस्ट को लंबे समय तक संग्रहित नहीं किया जा सकता। नीचे दिया गया योजनाबद्ध चित्र इस प्रक्रिया को दर्शाता है। अगले चरण में, रेत या बजरी जैसा एग्रीगेट मिलाया जाता है और उसे सीमेंट पेस्ट के साथ मिश्रित किया जाता है। चूँकि उस चरण तक सीमेंट के कण पहले से अच्छी तरह परिक्षेपित हो चुके होते हैं, इसलिए सीमेंट पेस्ट एग्रीगेट के साथ अच्छी तरह मिल जाता है। इसके बाद कंक्रीट प्रीकास्ट साँचों में भरने या परिवहन के लिए तैयार होता है। कंक्रीट की माँग में उतार-चढ़ाव होने पर, अधिक निरंतर प्रसंस्करण के लिए अल्ट्रासोनिक मिक्सर के बगल में एक break-up टैंक का उपयोग किया जा सकता है।
सीमेंट कणों के समूहों को अल्ट्रासोनिक रूप से तोड़ने के बारे में और पढ़ें!

सिलिका, फ्लाई ऐश और नैनोसामग्रियों का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण

सिलिका, फ्लाई ऐश, वर्णकों या कार्बन नैनोट्यूब जैसी अन्य नैनोसामग्रियों के परिक्षेपण के लिए अलग प्रसंस्करण तीव्रताओं और ऊर्जा स्तरों की आवश्यकता होती है। इस कारण, हम अच्छी तरह परिक्षेपित स्लरी/पेस्ट तैयार करने के लिए एक अलग अल्ट्रासोनिक मिक्सर की अनुशंसा करते हैं, जिसे बाद में कंक्रीट मिश्रण में मिलाया जाता है। इस प्रक्रिया के योजनाबद्ध चित्र के लिए कृपया ऊपर दिए गए चित्र पर क्लिक करें।

उत्पादन पैमाना बढ़ाने के लिए आवश्यक अल्ट्रासोनिक मिश्रण उपकरण का सटीक निर्धारण UIP1000hdT का उपयोग करके पायलट पैमाने पर किए गए परीक्षणों के आधार पर किया जा सकता है। यह 1,000-वाट का शक्तिशाली पायलट-पैमाने का सोनिकेटर है। नीचे दी गई तालिका प्रसंस्कृत किए जाने वाले सीमेंट पेस्ट के बैच आयतन या प्रवाह दर के आधार पर उपकरणों की सामान्य अनुशंसाएँ दिखाती है।

प्रत्येक एकल अल्ट्रासोनिक प्रोब पर 16kW तक की अल्ट्रासोनिक मिश्रण शक्ति के साथ, Hielscher बड़े आयतन वाले अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक प्रसंस्करण शक्ति प्रदान करता है। इस तकनीक का परीक्षण करना आसान है और इसका पैमाना रैखिक रूप से बढ़ाया जा सकता है।