Ultrazvučno miješanje za visoke performanse betona
Primjena mikro i nanosilica ili nanocjevčice dovodi do poboljšanja u tlačne čvrstoće visokih performansi betona. Ultrasonikacije je djelotvorno sredstvo za miješanje, vlaženje i disperzivnim nanomaterijala u cement ili beton.
Mikro silicij danas se široko koristi u betonu, što dovodi do veće tlačne čvrstoće ili betona otpornih na vodu i kemikalije. To može smanjiti materijalne troškove i potrošnju energije. Novi nanomaterijali, kao što su nano silicijev dioksid ili nanocjevčice, dovode do daljnjih poboljšanja otpornosti i čvrstoće. No, kako bi se pokazao puni potencijal nanomaterijala, potrebna je pouzdana i učinkovita tehnika disperzije. Sonikatori tipa sonde najpouzdanija su i najučinkovitija tehnika za proizvodnju nano-disperzije, čak iu vrlo viskoznim i pastastim kašama poput cementa i betona.
Microfine cement fugiranje disperzija s ultrazvučnim mikserima
Istraživački tim Draganovića predstavlja istraživački članak, autori istražuju disperziju mikrofine cementne fuge ultrazvučnom tehnologijom i konvencionalnim laboratorijskim otapačima. Cilj studije je usporediti performanse ultrazvuka – u studiji posebno sonikator UP400St – s tradicionalnim metodama disperzije fuge.
Istraživači su proveli niz eksperimenata koristeći različite tehnike disperzije kako bi procijenili raspodjelu veličine čestica čestica čestica mikrofinog cementa (PSD) i zetu. Tehnike disperzije uključuju ultrazvučni tretman pomoću UP400St sonikatora, laboratorijske otapače velike brzine i kombinaciju obje metode.
MultiSonoReactor MSR-4: Ultrazvučna inline disperzija za inline proizvodnju cementa i betona visokih performansi.
Rezultati su pokazali da je ultrazvučna disperzija pomoću sonikatora UP400St postigla značajno bolju raspodjelu veličine čestica u usporedbi s konvencionalnim laboratorijskim otapačima. Sonikator UP400St učinkovito smanjuje aglomeraciju čestica mikrofinog cementa i proizvodi homogeniju i stabilniju suspenziju fuge. Ultrazvučni tretman poboljšava raspodjelu manjih čestica, što rezultira užim rasponom raspodjele veličine čestica.
Uspoređene metode disperzije: Vma-Getzmann Dispermat CV-3 otopljenik opremljen diskom od 90 mm i sustavom rotora-statora. Hielscher UP400St ultrazvučni uređaj opremljen H22 sonotrode.
(Studija i slike: ©Draganović i sur., 2020)
Osim toga, upotreba ultrazvuka u kombinaciji s konvencionalnim laboratorijskim otapačima dodatno poboljšava učinkovitost disperzije, postižući još finiju raspodjelu veličine čestica u usporedbi sa samim ultrazvučnim tretmanom. Kada se kombinira, ultrazvukom osigurava mikro-miješanje i nano-disperziju, dok otapač doprinosi makro-miješanju osiguravajući da sve čestice u ultrazvučnu zonu kavitacije. To omogućuje bolju kontrolu nad raspodjelom veličine čestica (PSD) i zeta potencijalom mikrofine cementne žbuke u serijskom radu. Kada se koristi reaktor stanica protoka, suspenzija čestica automatski prolazi zonu kavitacijske vruće točke tako da je dodatno miješanje suvišno.
Sveukupno, studija naglašava vrhunske performanse ultrazvukom UP400St u raspršivanju mikrofine cementne fuge. Ultrazvučni tretman, posebno u kombinaciji s konvencionalnim laboratorijskim otapačima, nudi vrlo učinkovitu i učinkovitu metodu za postizanje ujednačene i stabilne suspenzije čestica mikrofinog cementa.
Važno je napomenuti da članak pruža sveobuhvatnu usporedbu između ultrazvuka i konvencionalnih metoda disperzije naglašavajući vrhunske performanse ultrazvukom u disperziji fuge.
Draganović i dr., 2020.)
Ultrazvučni homogenizator UP400St uspoređuje se s disperzijskom učinkovitošću cementne fuge s običnom laboratorijskom miješalicom opremljenom diskom i tehnikom rotora-statora. Studija je pokazala da ultrazvučna disperzija nije samo učinkovita metoda, već je čak i bolja od miksera pomoću tehnike rotora-statora.
(studija i grafika: © Draganović i dr., 2020.)
Beton istraživanje i razvoj
Beton istraživanje izgleda za materijale i procese na:
- smanjenje materijalnih troškova i troškova energije
- postigla visoka početna i završna otpornost
- poboljšati gustoću i tlačna čvrstoća
- poboljšanje obradivosti, takova i finishability
- poboljšanje izdržljivosti i smanjenje propusnosti
- smanjenje skupljanja pukotine, brisanje prašine i problemi raslojavanja
- kemijska otpornost, npr sulfat otpor
Cementa i betona Miješanje
Kada je riječ o poboljšanju svojstava betona, tehnologije miješanja je važno kao i sastav betona. Miješanje je bitan korak u proizvodnji uniforme, visoke kvalitete betona. Iako brojnim smjernicama i propisima, npr DIN EN 206 pokriti sastav betona i njegovih komponenti, stvarni proces cementa za miješanje i beton miješanje je prepušteno korisniku.
To je presudno, da je voda, cement i dodaci ravnomjerno raspršene i distribuira se u fini skali i da nakupine dovoljno su raspršene. Nedovoljna sredstva za raspršivanje ili razbijanje aglomeracije rezultira lošijim svojstva betona. Zbog malog sadržaja vode i visoke doze od primjesa, miješanje samozbijajućeg betona (SCC) i ultra visoke čvrstoće betona (UHPC) zahtijeva duže vrijeme miješanja ili više učinkovite tehnologije miješanja.
Nanomaterijala u betonu
Tijekom hidratacije cementnih nanoskalnih proizvoda za hidrataciju, kao što su hidrati kalcija, formiraju se u betonu za stvrdnjavanje. Nano čestice silicijevog dioksida ili nanocijevi pretvaraju se u nano čestice cementa tijekom skrućivanja betona. Manje čestice dovode do kraće udaljenosti čestica i gušćeg i manje poroznog materijala. To povećava tlačnu čvrstoću i smanjuje propusnost.
Glavni nedostatak nano praha i materijala, iako je tendencija da se dobije aglomerati tijekom kvašenja i miješanje. Osim ako pojedinačne čestice dobro se raspršili, aglomeraciju smanjuje izložena površina čestica vodi do inferiorne svojstva betona.
Ultrazvučni procesor UIP16000 je homogenizator visokih performansi za disperziju cementa i betona
Ultrazvučno miješanje nanomaterijala
Ultrasonication je vrlo učinkovito sredstvo za miješanje, raspršivanje i deaglomeraciju. Slika ispod prikazuje tipičan rezultat ultrazvučnog raspršivanja fumed silicijevog dioksida u vodi.
Počevši (zelena krivulja) na veličinom čestica aglomerat od više od 200 mikrona (D50), većina čestica smanjena na manje od 200 nanometara.
Ultrazvučno miješanje na bilo kojem mjerilu
Hielscher nudi ultrazvučni uređaji za miješanje za uporabu u istraživanje i puni obradu razmjera.
Sonicatori za laboratorijska istraživanja i razvoj
Hielscher ultrazvučni laboratorijski homogenizatori su savršen alat za miješanje za istraživanje i razvoj u laboratorijskim razmjerima. Hielscher lab sonicators se obično koriste za ultrazvučno miješanje malih serija. Hielscher ultrazvučni homogenizatori nude točnu kontrolu parametara i izvrsnu ponovljivost za pripremu vage. To olakšava miješanje različitih formulacija i odrediti utjecaj ultrazvuka, intenzitet i trajanje ultrazvukom.
Ultrazvučno inline miješanje u proizvodnji
Ultrazvučna oprema za miješanje potrebna za skaliranje može se točno odrediti na temelju laboratorijskog testa. Za obradu velikog volumena struje cementa ili betona, ultrasonicators visokih performansi obično rade u načinu kontinuiranog protoka pomoću protočnih reaktora. To omogućuje vrlo ujednačeno miješanje i besprijekornu obradu paste i kaše – Čak i uz vrlo visoke viskoznosti.
Tablica u nastavku daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrasonicators ovisno o volumenu serije ili protoku koji se obrađuje:
| Batch Volumen | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 mL | 10 do 200 mL / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| N.a. | 10 do 100 l / min | UIP16000 |
| N.a. | veći | grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Književnost / Reference
- 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.
Umetnuto miješanje cementa pomoću sonikatora
Hielscher ultrazvučni mješalice obično instaliraju in-line. Materijal se pumpa u ultrazvučnom posude. Tu je izložena intenzivnom ultrazvučna kavitacija. Umetnuti sonication uklanja po prolazu i sve čestice prolaze komoru za miješanje nakon definiranog naprijed. Dakle, djelovanje ultrazvuka obično pomiče krivulju raspodjele veličina čestica nego ga širi.
Robustan i jednostavan za čišćenje
Ultrazvučni reaktor za miješanje sastoji se od stanice protoka i sonotroda. Nisu potrebni ležajevi. Reaktori stanica protoka (nehrđajući čelik) imaju jednostavne geometrije i lako se mogu rastaviti i očistiti. Nema malih otvora ili skrivenih kutova.
Ostale primjene ultrazvuka za cement i beton
Korištenje Hielscher ultrazvučnih uređaja u pripremi cementa i betona nije ograničeno na miješanje i raspršivanje cementnih premiksa ili betona. Ultrazvuk je vrlo učinkovito sredstvo za otplinjavanje tekućina i kaša. Time se smanjuje broj i volumen mjehurića plina zarobljenih u betonu nakon stvrdnjavanja.
Ultrazvučni tresači sita poboljšati propusnost i kvalitetu prosijavanja praha za male čestice. Hielscher nudi ultrazvučno uznemirena sita za laboratorijske i industrijske primjene.
Beton Pozadinska informacija
Beton se sastoji od cementa, npr. Portland cementa i drugih cementnih materijala, kao što su cement od pepela i troske, agregat (šljunak, vapnenac, granit, pijesak), voda i kemijski dodaci. Tipične primjese uključuju akceleratore ili usporivače, plastifikatore, pigmente, silicijev dim ili metakaolin visoke reaktivnosti (HRM). Mikro silicij je tipičan dodatak u betonu. Njegov nedostatak su relativno visoki troškovi i kontaminacija koji utječu na zdravlje subjekata i radnika.