Ultrahangos keverése nagy teljesítményű Beton
Használata mikro- és nanosilica vagy nanocsövek vezet, hogy javult a nyomószilárdsága nagy teljesítményű beton. Ultrasonication egy hatékony eszköz a keverés, nedvesítő és diszpergáló nanoanyagok cement vagy beton.
A mikro-szilícium-dioxidot manapság széles körben használják a betonban, ami nagyobb nyomószilárdságot vagy víz- és vegyszerálló betonokat eredményez. Ez csökkentheti az anyagköltségeket és az energiafelhasználást. Az új nanoanyagok, például a nanoszilícium-dioxid vagy a nanocsövek az ellenállás és az erő további javulásához vezetnek. A nanoanyagokban rejlő lehetőségek teljes körű kiaknázásához azonban megbízható és hatékony diszperziós technikára van szükség. A szonda típusú szonda szonda típusú szonikátorok a legmegbízhatóbb és leghatékonyabb technika a nano-diszperzió előállítására, még nagyon viszkózus és pasztaszerű szuszpenziókban, például cementben és betonban is.
Mikrofinom cementhabarcs diszperzió ultrahangos keverőkkel
Draganović kutatócsoportja jelen kutatási cikket mutat be, a szerzők mikrofinom cementhabarcs diszperzióját vizsgálják ultrahang technológiával és hagyományos laboratóriumi oldókkal. A tanulmány célja az ultrahang teljesítményének összehasonlítása – a vizsgálatban kifejezetten az UP400St szonikátor – a habarcs diszperziójának hagyományos módszereivel.
A kutatók egy sor kísérletet végeztek különböző diszperziós technikákkal a mikrofinom cement részecskék részecskeméret-eloszlásának (PSD) és zéta-potenciáljának értékelésére. A diszperziós technikák közé tartozik az ultrahangos kezelés az UP400St szonikátorral, nagy sebességű laboratóriumi oldókkal és mindkét módszer kombinációjával.
MultiSonoReactor MSR-4: Ultrahangos inline diszperzió nagy teljesítményű cement és beton ipari inline gyártásához.
Az eredmények azt mutatták, hogy az ultrahangos diszperzió az UP400St szonikátorral szignifikánsan jobb részecskeméret-eloszlást ért el a hagyományos laboratóriumi oldókhoz képest. Az UP400St szonikátor hatékonyan csökkenti a mikrofinom cementrészecskék agglomerációját, és homogénebb és stabilabb habarcsszuszpenziót állít elő. Az ultrahangos kezelés javítja a kisebb szemcsék eloszlását, ami szűkebb szemcseméret-eloszlási tartományt eredményez.
Összehasonlított diszperziós módszerek: Vma-Getzmann Dispermat CV-3 oldó, 90 mm-es tárcsával és rotor-állórész rendszerrel. Hielscher UP400St ultrahang készülék H22 sonotrode-val felszerelt.
(Tanulmány és képek: ©Draganovic et al., 2020)
Ezenkívül az ultrahang használata a hagyományos laboratóriumi oldókkal kombinálva tovább javítja a diszperzió hatékonyságát, még finomabb részecskeméret-eloszlást érve el, mint az ultrahangos kezelés. Kombinálva az ultrahangos kezelés biztosítja a mikrokeverést és a nano-diszperziót, míg az oldó hozzájárul a makro-keveréshez, biztosítva, hogy minden részecske az ultrahangos kavitációs zónába kerüljön. Ez lehetővé teszi a mikrofinom cementhabarcs részecskeméret-eloszlásának (PSD) és zéta-potenciáljának jobb szabályozását szakaszos működés közben. Áramlási cellás reaktor használata esetén a részecskeszuszpenzió automatikusan áthalad a kavitációs forró pont zónán, így a további keverés felesleges.
Összességében a tanulmány kiemeli az UP400St szonikátor kiváló teljesítményét a mikrofinom cementhabarcs diszpergésében. Az ultrahangos kezelés, különösen a hagyományos laboratóriumi oldókkal kombinálva, rendkívül hatékony és hatékony módszert kínál a mikrofinom cementrészecskék egyenletes és stabil szuszpenziójának elérésére.
Érdemes megjegyezni, hogy a cikk átfogó összehasonlítást nyújt az ultrahang és a hagyományos diszperziós módszerek között, kiemelve az ultrahangos kezelés kiváló teljesítményét a habarcs diszperzióban.
(vö. Draganović et al., 2020)
Az ultrahangos homogenizátor UP400St összehasonlítják a cementhabarcs diszperziós hatékonyságát 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)
Beton kutatás és fejlesztés
Konkrét kutatási keresi anyagok és eljárások a következőkre:
- csökkentése anyagköltség és energiaköltségek
- megszerezni a magas kezdeti és végső ellenállás
- javítása sűrűség és nyomószilárdság
- feldolgozhatóság fokozására, szivattyúzható finishability
- a nagyobb tartósság és csökkenti áteresztőképességét
- csökkenti a zsugorodási repedések, portalanítás és leválási problémákat
- kémiai ellenállás, pl szulfát-rezisztencia
Cement és beton keverése
Mikor jön a fejlődés konkrét tulajdonságok, a keverés technológia olyan fontos, mint konkrét összetételét. Keverés rendkívül fontos lépés a termelés egységes, jó minőségű beton. Bár számos irányelvek és rendeletek, például DIN EN 206 kiterjed a beton összetétele és annak elemei, a tényleges folyamata cement keverési és betonkeverő marad a felhasználó számára.
Döntő, hogy a víz, cement és adalékok egyenletesen eloszlásban le egy finom osztású és agglomerátumokat elég elterjedtek. Elégtelen diszpergáló- vagy deagglomeration eredményez gyengébb beton tulajdonságait. Az alacsony víztartalom és a magas dózis adalékszerek, a keveredés a öntömörödő beton (SCC) és az ultra nagy szilárdságú beton (UHPC) igényel hosszabb keverési idő, vagy egy hatékonyabb keverési technológia.
Nanoanyagok Beton
A cement hidratálása során nanoméretű hidratáló termékek, például kalcium-hidrátok képződnek a keményedő betonban. A szilícium-dioxid vagy nanocsövek nanorészecskéi cement nanorészecskékké alakulnak a beton megszilárdulása során. A kisebb részecskék rövidebb részecsketávolságot, sűrűbb és kevésbé porózus anyagot eredményeznek. Ez növeli a nyomószilárdságot és csökkenti a permeabilitást.
A fő hátránya nanoméretű por és anyagok, mégis, a hajlamos agglomerátum képzésre során nedvesítő és keverő. Hacsak az egyes részecskék jól diszpergált, agglomeráció csökkenti a kitett részecske felületén, ami rosszabb beton tulajdonságait.
Az ultrahangos processzor UIP16000 egy nagy teljesítményű homogenizátor a cement és a beton diszperziójához
Ultrahangos keverés nanoanyagok
Az ultrahangos kezelés nagyon hatékony eszköz a keveréshez, diszpergáláshoz és deagglomerációhoz. Az alábbi képen a füstölt szilícium-dioxid vízben történő ultrahangos diszpergálásának tipikus eredménye látható.
Kiindulási (zöld görbe) egy agglomerátum szemcsemérete több mint 200 mikron (D50) a legtöbb a részecskék csökkent kevesebb, mint 200 nanométer.
Ultrahangos keverés bármikor Scale
Hielscher kínál ultrahangos keverés eszközök használata a kutatás és a teljes körű feldolgozása.
Sonicators laboratóriumi kutatáshoz és fejlesztéshez
A Hielscher ultrahangos laboratóriumi homogenizátorok tökéletes keverőeszköz a laboratóriumi méretű kutatáshoz és fejlesztéshez. A Hielscher laboratóriumi szonikátorokat általában kis tételek ultrahangos keverésére használják. A Hielscher ultrahangos homogenizátorok pontos paraméterszabályozást és kiváló reprodukálhatóságot kínálnak a méretarány előkészítéséhez. Ez megkönnyíti a különböző készítmények keverését és az ultrahangos kezelés intenzitásának és időtartamának meghatározását.
Ultrahangos inline keverés a termelésben
A méretarányos felskálázáshoz szükséges ultrahangos keverőberendezés pontosan meghatározható a laboratóriumi vizsgálat alapján. Nagy mennyiségű cement- vagy betonáramok feldolgozásához a nagy teljesítményű ultrahangos készülékeket általában folyamatos áramlási üzemmódban működtetik átfolyó reaktorokkal. Ez lehetővé teszi a paszták és pépek rendkívül egyenletes keverését és hibátlan feldolgozását – még nagyon magas viszkozitás esetén is.
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását a feldolgozandó köteg mennyiségétől vagy áramlási sebességétől függően:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10-200 ml / perc | UP100H |
| 10-2000 ml | 20-400 ml / perc | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1-20L | 02 - 4 L / perc | UIP2000hdT |
| 10-100 liter | 2 - 10 l / perc | UIP4000hdT |
| 15 és 150L között | 3 és 15 l / perc között | UIP6000hdT |
| na | 10 - 100 l / perc | UIP16000 |
| na | nagyobb | klaszter UIP16000 |
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezz minket!
Irodalom / Referenciák
- 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.
A cement inline keverése szonikátor segítségével
Hielscher ultrahangos keverők általában telepítve-line. Az anyagot szivattyúzzuk az ultrahangos reaktortartály. Ott van kitéve intenzív ultrahangos kavitáció. Soros szonikálás kiküszöböli by-pass, mint az összes szemcse átmegy a keverőkamra követően meghatározott útvonalat. Ezért ultrasonication jellemzően eltolja a részecskeméret-eloszlási görbe helyett szélesedő azt.
Robusztus és könnyen tisztítható
Az ultrahangos keverőreaktor az áramlási cellából és a sonotrodesből áll. Nincs szükség csapágyakra. Az áramlási cellás reaktorok (rozsdamentes acél) egyszerű geometriával rendelkeznek, és könnyen szétszerelhetők és tisztíthatók. Nincsenek kis nyílások vagy rejtett sarkok.
Egyéb alkalmazások Ultrahangos cement és a beton
A Hielscher ultrahangos készülékek használata cementek és betonok előállításához nem korlátozódik a cement premixek vagy betonok keverésére és diszpergálására. Az ultrahang nagyon hatékony eszköz a folyadékok és szuszpenziók gáztalanítására. Ez csökkenti a betonba beszorult gázbuborékok számát és térfogatát az edzés után.
Ultrahangos szitarázók Javítsa a kis részecskék porszitálásának teljesítményét és minőségét. A Hielscher ultrahanggal kevert szitákat kínál laboratóriumi és ipari alkalmazásokhoz.
Beton Háttér-információk
A beton cementből, pl. portlandcementből és más cementkötésű anyagokból, például pernyéből és salakcementből, adalékanyagból (kavics, mészkő, gránit, homok), vízből és vegyi keverékekből áll. A tipikus keverékek közé tartoznak a gyorsítók vagy késleltetők, lágyítók, pigmentek, szilícium-dioxid-füst vagy nagy reaktivitású metakaolin (HRM). A mikro-szilícium-dioxid tipikus keverék a betonban. Hátránya a viszonylag magas költségek és a szennyeződés, amely befolyásolja az üzemeltetők és a munkavállalók egészségét.