Cement részecske deagglomeráció Power Ultrasonics
Az ultrahangos deagglomeráció szonda típusú szondákkal kiváló alternatívát kínál ezeknek a problémáknak a leküzdésével. Ez a módszer kiküszöböli az őrlőközeg szükségességét, leegyszerűsíti a folyamatot azáltal, hogy megszünteti a folyamat utáni szűrés és az intenzív tisztítás szükségességét, és hatékony részecskeméret-csökkentést biztosít a finom részecsketartományban. Ezenkívül csökkenti a diszpergálószerektől való függést, és kompaktabb, energiahatékonyabb berendezéseket használ, így rendkívül előnyös megoldás a cementrészecskék diszperziójához és deagglomerációjához.
A cementrészecskék ultrahangos deagglomerációjának előnyei
A cement az építőipar egyik legfontosabb anyaga, amelyet széles körben használnak kötési tulajdonságai miatt. Az optimális teljesítmény eléréséhez azonban egyenletes részecskeeloszlásra van szükség, mivel az agglomerált részecskék hátrányosan befolyásolhatják a cement teljesítményét. Az ultrahangos deagglomeráció hatékony technikává vált ennek a kihívásnak a kezelésére.
Ipari szonikátorok nagy áteresztőképességű cementrészecskék deagglomerációjához.
- Továbbfejlesztett részecske diszperzió: Az ultrahangos deagglomeráció hatékonyan diszpergálja a cementrészecskéket, biztosítva az egységes részecskeméret-eloszlást. Ez az egységesség elengedhetetlen a cementkötésű anyagok állandó szilárdságának és tartósságának eléréséhez.
- Javított hidratálás: A deagglomerált részecskék megnövekedett felülete fokozza a hidratációs folyamatot, ami jobb kötést és nagyobb szilárdságot eredményez a végtermékben. A jobb hidratáció csökkenti a hiányos reakciók és a cementmátrix gyenge pontjainak kockázatát is.
- Megnövelt megmunkálhatóság: A jól diszpergált cementrészecskék működőképesebb keveréket eredményeznek, megkönnyítve a keverést, öntést és befejezést. Ez a jobb megmunkálhatóság gyorsabb építési időhöz és alacsonyabb munkaerőköltségekhez vezethet.
- Továbbfejlesztett mechanikai tulajdonságok: Az ultrahangos deagglomeráció hozzájárul a sűrűbb és homogénebb mikrostruktúra kialakulásához a cement alapú anyagokban. Ez jobb mechanikai tulajdonságokat eredményez, mint például a nyomó- és szakítószilárdság.
- Az adalékanyag-felhasználás csökkentése: Az ultrahangos deagglomerációval történő jobb diszperzió elérésével minimálisra csökkenthető a kémiai diszpergálószerek és egyéb adalékanyagok szükségessége. Ez nemcsak a költségeket csökkenti, hanem a cementgyártás környezeti hatását is.
- Költséghatékonyság: Függetlenül attól, hogy az ipari minőségű ultrahangos készülékbe történő kezdeti befektetés, a jobb termékminőség, a csökkentett adalékanyag-használat és a fokozott teljesítmény hosszú távú előnyei költséghatékony megoldást jelentenek a cementipar számára.
| Összehasonlító szempont | Golyómarás cementrészecskékhez | Ultrahangos deagglomeráció cementrészecskékhez |
|---|---|---|
| Módszer | Acél vagy szilikagolyókat használ csiszolóanyagként | Nagy intenzitású ultrahangos hullámokat használ akusztikus kavitáció és szonomechanikus nyíróerők létrehozásához |
| Csiszolóanyag csere | Az acél- vagy szilikagolyók gyakori cseréje | Nincs csiszolóközeg, kiküszöbölve a csere költségeit |
| Folyamat utáni szűrés | A csiszolóanyag kiszűréséhez szükséges | Nem szükséges, egyszerűsíti a folyamatot |
| Tisztítási követelmények | Maróközegek és kamra munkaigényes és időigényes tisztítása | Minimális tisztítás, ultrahangos szondák könnyebben karbantarthatók |
| Hatékonyság a finomrészecske-tartományban | Nem hatékony a 0-ban lévő részecskék esetében – 100 μm-es hatótávolság, időigényes | Nagyon hatékony finom szemcseméretekhez, beleértve a 0 – 100 μm-es tartomány |
| Diszpergálószerre vonatkozó követelmény | Nagy mennyiségű diszpergálószer szükséges | Csökkentett diszpergálószerek szükségessége az erőteljes kavitáció és nyíróerők miatt |
| Berendezés jellemzői | Nagy, terjedelmes, energiatakarékos, kiterjedt karbantartást és tisztítást igényel | Kompakt, energiatakarékos, kevesebb karbantartást igényel, könnyebben kezelhető és biztonságosan kezelhető |
Esettanulmány: Mikrofinom cementhabarcs diszperzió ultrahangos keverőkkel
A Draganović által vezetett kutatócsoport átfogó vizsgálatot mutat be a mikrofinom cementhabarcs diszperziójáról ultrahang technológiával, összehasonlítva a hagyományos laboratóriumi oldókkal. A tanulmány kifejezetten az UP400St szonikátor teljesítményére összpontosít a hagyományos habarcs diszperziós módszerekhez képest.
A kutatók egy sor kísérletet végeztek különböző diszperziós technikák alkalmazásával a mikrofinom cementrészecskék részecskeméret-eloszlásának (PSD) és zéta-potenciáljának felmérésére. Az értékelt technikák közé tartozik az ultrahangos kezelés az UP400St szonikátorral, a nagy sebességű laboratóriumi oldókkal és mindkét módszer kombinációjával.
Az eredmények azt mutatják, hogy az ultrahangos diszperzió az UP400St szonikátorral jelentősen javítja a részecskeméret-eloszlást a hagyományos laboratóriumi oldókhoz képest. Az UP400St szonikátor hatékonyan enyhíti a mikrofinom cementrészecskék agglomerációját, homogénebb és stabilabb habarcsszuszpenziót eredményezve. Az ultrahangos kezelés javítja a kisebb részecskék eloszlását, ami szűkebb szemcseméret-eloszlási tartományt eredményez.
Az UP400St ultrahangos homogenizátort összehasonlítjuk a cementhabarcs diszperziós hatékonysága tekintetében egy tárcsával felszerelt szokásos laboratóriumi keverővel, és a rotor-állórész technikával. A tanulmány kimutatta, hogy az ultrahangos diszperzió nemcsak hatékony módszer, hanem még jobb, mint a rotor-állórész technikát alkalmazó keverő.
(tanulmány és grafika: © Draganović et al., 2020)
Továbbá az ultrahang és a hagyományos laboratóriumi oldók kombinálása növeli a diszperzió hatékonyságát, még finomabb részecskeméret-eloszlást érve el, mint az ultrahangos kezelés önmagában. Ez a kombináció lehetővé teszi a mikrofinom cementhabarcs PSD- és zéta-potenciáljának jobb ellenőrzését szakaszos műveletek során. Folyamatos áramlású rendszerekben a részecskeszuszpenzió automatikusan áthalad a kavitációs forró pont zónán, szükségtelenné téve a további keverést.
A tanulmány hangsúlyozza az UP400St szonikátor kiváló teljesítményét a mikrofinom cementhabarcs diszpergésében. Az ultrahangos kezelés, különösen a hagyományos laboratóriumi oldószerekkel kombinálva, hatékony és hatékony módszert kínál a mikrofinom cementrészecskék egyenletes és stabil szuszpenziójának elérésére.
Ez a kutatás részletes összehasonlítást nyújt az ultrahang és a hagyományos diszperziós módszerek között, kiemelve az ultrahangos kezelés kiváló hatékonyságát a habarcs diszperzióban.
(vö. Draganović et al., 2020)
Összehasonlított diszperziós módszerek: Vma-Getzmann Dispermat CV-3 oldó 90 mm-es tárcsával és rotor-állórész (R/S) rendszerrel. Hielscher UP400St szonikátor H22 sonotrode-val felszerelt.<br />(Study and pictures: ©Draganovic et al., 2020)
Szonda típusú szonda szonda UP400ST mikrofinom cementhabarcs diszperzióhoz
(Tanulmány és kép: ©Draganovic et al., 2020)
Szonikátorok alkalmazása a cementiparban
A nagy teljesítményű ultrahang előnyös hatásainak kihasználása a cementrészecskék és habarcsok deagglomerációjában számos alkalmazási területet nyit meg a cementiparban, lehetővé téve az anyagjellemzők és a végtermék minőségének javítását.
- Cementrészecskék nedves őrlése: A szonda típusú szonikálás rendkívül hatékony és energiahatékony módszer a cementrészecskék őrlésére. További információ a cement ultrahangos nedves marásáról!
- Nagy teljesítményű beton gyártása: A szonda típusú szondákat nagy teljesítményű beton előállítására használják a finom cementrészecskék és a kiegészítő cementkötésű anyagok, például a pernye és a szilícium-dioxid füst egyenletes diszperziójának biztosításával. Ez kiváló mechanikai tulajdonságokkal és tartóssággal rendelkező betonhoz vezet.
- Nanokompozitok fejlesztése: A kutatás és fejlesztés során a szonda típusú szonda típusú szondák megkönnyítik a nanorészecskék cementmátrixokba történő beépítését, olyan nanokompozitokat hozva létre, amelyek fokozott tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a megnövekedett szilárdság, szívósság és a környezetkárosodással szembeni ellenállás.
- Az additív teljesítmény optimalizálása: Az ultrahangos deagglomeráció segít optimalizálni a kémiai adalékanyagok, például a szuperlágyítók és a levegőképző szerek teljesítményét azáltal, hogy biztosítja azok egyenletes eloszlását a cementmátrixban. Ez javítja a végtermék megmunkálhatóságát és teljesítményét.
Nagy teljesítményű szonikátorok cementrészecskék diszperziójához és deagglomerációjához
Az ultrahangos deagglomeráció szonda típusú szondákkal jelentős előnyöket kínál a cementipar számára. A részecskék diszperziójának fokozásával, a hidratáció javításával és a megmunkálhatóság növelésével ezek az eszközök hozzájárulnak a kiváló minőségű cementkötésű anyagok előállításához. A szonda típusú szondák pontos vezérlése, méretezhetősége és sokoldalúsága értékes eszközzé teszi őket mind a kutatási, mind az ipari alkalmazások számára, ösztönözve az innovációt és a hatékonyságot a cementgyártásban.
A Hielscher Ultrasonic nagy teljesítményű szonikátorokat szállít bármilyen teljesítményszinten cementrészecskék és cementhabarcs feldolgozására kisebb tételekből a kutatás + fejlesztés számára az ipari cement deagglomerációjának nagy teljesítményéhez termelési méretekben.
- nagy hatékonyság
- A legkorszerűbb technológia
- megbízhatóság & Erőteljesség
- állítható, precíz folyamatvezérlés
- halom & Inline
- bármely kötethez
- intelligens szoftver
- intelligens funkciók (pl. programozható, adatprotokoll, távirányító)
- könnyen és biztonságosan kezelhető
- Alacsony karbantartási igény
- CIP (helyben tisztítható)
Tervezés, gyártás és tanácsadás – Németországban gyártott minőség
A Hielscher ultrahangos készülékek jól ismertek a legmagasabb minőségi és tervezési szabványokról. A robusztusság és a könnyű kezelhetőség lehetővé teszi ultrahangos készülékeink zökkenőmentes integrálását ipari létesítményekbe. A durva körülmények és az igényes környezetek könnyen kezelhetők Hielscher ultrasonicators.
Hielscher Ultrasonics egy ISO tanúsítvánnyal rendelkező cég, és különös hangsúlyt fektet a nagy teljesítményű ultrasonicatorokra, amelyek a legmodernebb technológiát és felhasználóbarátságot mutatják. Természetesen a Hielscher ultrasonicators CE-kompatibilis és megfelel az UL, CSA és RoHs követelményeinek.
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 0.5-től 1,5 ml-ig | n.a. | VialMagassugárzó |
| 1–500 ml | 10–200 ml/perc | UP100H |
| 10 és 2000 ml között | 20–400 ml/perc | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1-től 20L-ig | 0.2-től 4 liter/percig | UIP2000hdT |
| 10–100 liter | 2–10 l/perc | UIP4000hdt |
| 15–150 liter | 3–15 l/perc | UIP6000hdT |
| 15–150 liter | 3–15 l/perc | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100 l/perc | UIP16000 |
| n.a. | Nagyobb | klaszter UIP16000 |
Kapcsolat! / Kérdezzen tőlünk!
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorokat gyárt keverési alkalmazásokhoz, diszperzióhoz, emulgeáláshoz és extrakcióhoz laboratóriumi, kísérleti és ipari méretekben.
Irodalom / Hivatkozások
- 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.
Tények, amelyeket érdemes tudni
Mi az a cement?
A cement finom, porszerű anyag, amely kötőanyagként működik az építőiparban. Vízzel keverve kémiai reakción megy keresztül, amelyet hidratációnak neveznek, és szilárd anyaggá keményedik. Elsősorban mészkőből, agyagból, kagylóból és szilícium-dioxidból áll, és a beton, habarcs és egyéb építőanyagok kulcsfontosságú összetevője. A cement azon képessége, hogy megkeményítsen és megkössön más anyagokat, elengedhetetlenné teszi az épületek, utak, hidak és egyéb infrastruktúrák építéséhez. A leggyakoribb cementtípus a portlandcement, amelyet szilárdsága és sokoldalúsága miatt széles körben használnak.
Miért fontos a cementrészecskék deagglomerációja?
A cementrészecskék deagglomerációja azért fontos, mert egyenletes szemcseméret-eloszlást biztosít, ami javítja a cementalapú anyagok teljesítményét és minőségét. A megfelelő deagglomeráció javítja a hidratáció hatékonyságát, ami erősebb és tartósabb betonhoz vezet. Ezenkívül javítja a cementkeverékek megmunkálhatóságát, megkönnyítve azok keverését, öntését és befejezését. Ezenkívül a jól diszpergált részecskék csökkentik a kémiai adalékanyagok szükségességét, csökkentik a termelési költségeket és minimalizálják a környezeti hatást. Összességében a hatékony deagglomeráció elengedhetetlen az optimális mechanikai tulajdonságok és a hosszú távú tartósság eléréséhez az építési projektekben.
Hogyan deagglomerálják a cementrészecskéket?
A cementrészecskéket különböző módszerekkel deagglomerálják, az ultrahangos deagglomeráció az egyik leghatékonyabb technika. Ebben a folyamatban nagyfrekvenciás ultrahangos hullámokat bocsát ki a cementszuszpenzióba merített szonda. Ezek a hullámok intenzív kavitációs buborékokat hoznak létre, amelyek nagy energiával összeomlanak, erős nyíróerőket és lökéshullámokat hozva létre. Ezek az erők szétbontják az agglomerált cementrészecskéket, biztosítva az egyenletes diszperziót. Más módszerek közé tartozik a mechanikai keverés, őrlés és diszpergálószerek használata, de az ultrahangos deagglomeráció előnyben részesíti hatékonyságát és képességét a finom, következetes részecskeeloszlás elérésére.
Milyen szerepet játszik a víz a cementfeldolgozásban?
A víz kulcsszerepet játszik a cementfeldolgozásban. Hidratálja a klinker különböző ásványi anyagait, ami biztosítja a szükséges folyékonyságot a cementpaszta számára. A víztartalom kezelése azonban kényes egyensúly. A túlzott víz olyan problémákhoz vezethet, mint a vérzés (amikor a víz elválik a keveréktől) és a csökkent nyomószilárdság. Ezzel szemben az elégtelen víz csökkentheti a megmunkálhatóságot, ami megnehezíti a cementkeverék kezelését, és gyengébb termékeket eredményez.
Hogyan működnek a szonda típusú szondák?
A szonda típusú szonda típusú szonikátorok az ultrahangos készülékek egy speciális osztálya, amelyet részecskék diszpergálására és deagglomerálására terveztek különböző szuszpenziókban, beleértve a cementet is. Ezek az eszközök szondát vagy kürtöt használnak, amely ultrahangos hullámokat bocsát ki közvetlenül a közegbe, kavitációs buborékokat hozva létre, amelyek nagy energiával robbannak, ami részecske-deagglomerációhoz vezet.
A szonda típusú szondák ultrahangos hullámok generálásával működnek, jellemzően 20 és 30 kHz között. A szonda, más néven sonotrode, egy rúd, amely olyan anyagokból készül, mint a titán, amelyet a cementszuszpenzióba merítenek. Aktiváláskor a szonda ultrahangos frekvenciákon rezeg, intenzív akusztikus kavitációt okozva. Ez a kavitáció magában foglalja a mikroszkopikus buborékok kialakulását és erőszakos összeomlását a szuszpenzióban, amely erős nyíróerőket és lökéshullámokat generál. Ezek az erők szétbontják az agglomerált részecskéket és elősegítik az egyenletes diszperziót.
Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok labor hoz ipari méret.