Բետոնի համար ցեմենտախմորի ուլտրաձայնային խառնում
Ցեմենտախմորի ուլտրաձայնային խառնումը մեծ առավելություններ է ապահովում հավաքովի տարրերի կաղապարման, չոր եղանակով կաղապարման և բետոնի արտադրամասերի համար։ Այս առավելությունները ներառում են կապակցման սկզբի և ավարտի ավելի կարճ ժամանակներ, գերպլաստիկացնող հավելանյութի ավելի ցածր չափաբաժին, ավելի արագ և ամբողջական հիդրատացիա, ինչպես նաև սեղմման ավելի բարձր ամրություն։
Բետոնի խառնման ավանդական տեխնոլոգիաները, ինչպիսիք են «տեղափոխման ընթացքում խառնումը» կամ պտտվող խառնիչները, չեն ապահովում բավարար խառնող ազդեցություն՝ ցեմենտի մասնիկների և այլ ցեմենտացնող նյութերի, օրինակ՝ թռչող մոխրի կամ սիլիցիումի երկօքսիդի ագլոմերատները դիսպերսելու համար։ Մինչ այդպիսի ագլոմերատների արտաքին մասնիկները շփվում են ջրի հետ, ներսի մասնիկների մակերևույթները մնում են չոր։ Սա հանգեցնում է դանդաղ և ոչ ամբողջական հիդրատացիայի։
Բետոնի համար ուլտրաձայնային խառնման տեխնոլոգիայի առավելությունները
Ուլտրաձայնային դիսպերսումը հեղուկներում միկրոմետրային և նանոմետրային չափերի նյութերի ապաագլոմերացման ու դիսպերսման ամենաառաջադեմ տեխնոլոգիան է։ Ուլտրաձայնային խառնումն օգտագործում է կավիտացիոն սահքի ուժեր, որոնք մանրահատիկ նյութերի խառնման դեպքում ավելի արդյունավետ են, քան սովորական պտտվող և ռոտոր–ստատորային խառնիչները։ Ցեմենտի, սիլիցիումի երկօքսիդի, թռչող մոխրի, գունանյութերի կամ ածխածնային նանոխողովակների (CNTs) դեպքում ուլտրաձայնային դիսպերսումը զգալիորեն բարելավում է այդ նյութերի գործառնական հատկությունները, քանի որ բարելավում է մասնիկների բաշխումը և ջրի հետ շփումը։
Հիդրատացիայի՝ ցեմենտի և ջրի ռեակցիայի ընթացքում C‑S‑H փուլերն առաջացնում են ասեղանման կառուցվածքներ։ Ստորև բերված պատկերները ցույց են տալիս ցեմենտախմորի միկրոկառուցվածքը հիդրատացիայի 5 ժամից հետո։ Ուլտրաձայնով մշակված ցեմենտախմորում C‑S‑H փուլերի երկարությունը գրեթե 500nm է, մինչդեռ ուլտրաձայնով չմշակված խմորում C‑S‑H փուլերի երկարությունը մոտ 100nm է։
Ուլտրաձայնային մշակման սարք UIP16000hdT շինանյութերի, օրինակ՝ ցեմենտի, գեոպոլիմերների կամ բետոնի դիսպերսման համար։
|
ուլտրաձայնային մշակմամբ
|
առանց ուլտրաձայնային մշակման
|
|---|---|
 |
 |
| Պորտլանդցեմենտի խմոր (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Վայմարի Բաուհաուս համալսարան | |
Ուլտրաձայնով հարուցված կավիտացիայի միջոցով խառնումը հանգեցնում է C‑S‑H փուլերի ավելի արագ աճի։
Հիդրատացիայի ջերմաստիճան
Հզոր ուլտրաձայնային մշակման (PUS) ազդեցությունը ցեմենտախմորների ժամանակ–ջերմաստիճան կորերի վրա
Սեղմման ամրություն
Հզոր ուլտրաձայնային մշակման (PUS) ազդեցությունը շաղախի պրիզմաների սեղմման ամրության վրա
Ուլտրաձայնային իմպուլսի արագություն
Հզոր ուլտրաձայնային մշակման (PUS) ազդեցությունը հիդրատացվող ցեմենտախմորներում ուլտրաձայնային իմպուլսի արագության վրա
C‑S‑H փուլերի աճը փոխկապակցված է հիդրատացիայի ընթացքում ցեմենտախմորի ջերմաստիճանի հետ (սեղմեք աջ կողմի գծապատկերի վրա)։ Ուլտրաձայնով խառնված ցեմենտախմորում հիդրատացիան սկսվում է մոտ մեկ ժամ ավելի վաղ։ Ավելի վաղ հիդրատացիան փոխկապակցված է սեղմման ամրության ավելի վաղ աճի հետ։ Հիդրատացիայի ավելացած արագությունը կարելի է չափել նաև ուլտրաձայնային իմպուլսի արագությամբ։
Հոսքագծային ուլտրաձայնային խառնիչ (UIP1000hdT) շարունակական հոսքային ռեժիմով ցեմենտի արդյունաբերական խառնման համար։
Հատկապես հավաքովի և չոր եղանակով կաղապարված բետոնի դեպքում սա զգալիորեն կրճատում է այն ժամանակը, որից հետո լցված բետոնը կարելի է հանել կաղապարից։ Բաուհաուս համալսարանի (Գերմանիա) ուսումնասիրությունները ցույց են տվել կապակցման ժամանակների հետևյալ կրճատումը։
| Համեմատական նմուշ | Տարբերություն | Հզոր ուլտրաձայնային մշակում | |
|---|---|---|---|
| Կապակցման սկիզբ | 5 hr 15 min | -29% | 3 hr 45 min |
| Կապակցման ավարտ | 6 hr 45 min | -33% | 4 hr 30 min |
| Կոնի նստվածք | 122 mm (4,8″) | +30% | 158 mm (6,2″) |
Ուլտրաձայնային խառնման մեկ այլ հետաքրքիր առավելություն է ազդեցությունը հոսունության վրա։ Ինչպես ցույց է տրված վերևի աղյուսակում, կոնի նստվածքն ավելանում է մոտ 30%-ով։ Սա թույլ է տալիս նվազեցնել գերպլաստիկացնող հավելանյութերի չափաբաժինը։
Ուլտրաձայնային խառնիչների ինտեգրումը ցեմենտի արտադրության գործընթացում
Hielscher ընկերությունն առաջարկում է ուլտրաձայնային խառնիչներ ցեմենտի, սիլիցիումի երկօքսիդի, թռչող մոխրի, գունանյութերի կամ ածխածնային նանոխողովակների (CNTs) արդյունավետ դիսպերսման համար։ Նախ ցանկացած չոր նյութ պետք է նախապես խառնել ջրի հետ՝ բարձր կոնցենտրացիայով, բայց պոմպով մղվող խմոր ստանալու համար։ Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային խառնիչը կավիտացիոն սահքի միջոցով ապաագլոմերացնում և դիսպերսում է մասնիկները։ Արդյունքում յուրաքանչյուր մասնիկի ամբողջ մակերևույթը լիովին շփվում է ջրի հետ։
Ցեմենտախմորի ուլտրաձայնային մշակում
Ցեմենտախմորի դեպքում հիդրատացիան սկսվում է ուլտրաձայնային մշակումից հետո։ Ուստի Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային խառնիչը պետք է օգտագործվի հոսքագծում, քանի որ ցեմենտախմորը չի կարող երկար պահվել։ Ստորև բերված սխեմատիկ պատկերը ներկայացնում է գործընթացը։ Հաջորդ փուլում լցանյութը, օրինակ՝ ավազը կամ խիճը, ավելացվում և խառնվում է ցեմենտախմորի հետ։ Քանի որ այդ փուլում ցեմենտի մասնիկներն արդեն լավ դիսպերսված են, ցեմենտախմորը լավ խառնվում է լցանյութի հետ։ Այնուհետև բետոնը պատրաստ է հավաքովի տարրերի կաղապարների մեջ լցնելու կամ տեղափոխելու համար։ Ուլտրաձայնային խառնիչի կողքին գտնվող break-up բաքը կարող է օգտագործվել ավելի անընդհատ մշակում ապահովելու համար, երբ բետոնի պահանջարկն անկայուն է։
Կարդացեք ավելին ցեմենտի մասնիկների ուլտրաձայնային ապաագլոմերացման մասին։
Սիլիցիումի երկօքսիդի, թռչող մոխրի և նանոնյութերի ուլտրաձայնային դիսպերսում
Սիլիցիումի երկօքսիդի, թռչող մոխրի, գունանյութերի կամ այլ նանոնյութերի, օրինակ՝ ածխածնային նանոխողովակների դիսպերսումը պահանջում է մշակման այլ ինտենսիվություններ և էներգիայի մակարդակներ։ Այդ պատճառով խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել առանձին ուլտրաձայնային խառնիչ՝ լավ դիսպերսված կախույթ/խմոր ստանալու համար, որն այնուհետև ավելացվում է բետոնախառնուրդին։ Այս գործընթացի սխեմատիկ պատկերը տեսնելու համար սեղմեք վերևի գծապատկերի վրա։
Մասշտաբի մեծացման համար անհրաժեշտ ուլտրաձայնային խառնման սարքավորումը կարելի է ճշգրիտ որոշել՝ հիմնվելով UIP1000hdT սարքի կիրառմամբ փորձնական մասշտաբի փորձարկումների վրա։ Այն փորձնական մասշտաբի հզոր՝ 1 000 վատտ հզորությամբ ուլտրաձայնային մշակման սարք է։ Ստորև բերված աղյուսակը ներկայացնում է սարքերի ընտրության ընդհանուր առաջարկություններ՝ կախված մշակվող ցեմենտախմորի խմբաքանակի ծավալից կամ ծավալային հոսքի արագությունից։
| Խմբաքանակի ծավալ | Ծավալային հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 0,1–10L | 0,2–2L/min | UIP1000hdT, UIP1500hdT |
| 10–50L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–50L/min | UIP16000 |
| n.a. | ավելի մեծ | համատեղ աշխատող սարքերի խումբ՝ UIP16000 |
Յուրաքանչյուր առանձին ուլտրաձայնային զոնդի համար մինչև 16kW ուլտրաձայնային խառնման հզորությամբ Hielscher ընկերությունն ապահովում է մեծ ծավալների մշակման կիրառությունների համար անհրաժեշտ հզորությունը։ Այս տեխնոլոգիան հեշտ է փորձարկել, իսկ դրա մասշտաբը մեծացվում է գծային կախվածությամբ։
Զոնդային տիպի ուլտրաձայնային մշակման սարք UP400ST՝ միկրոմանրահատիկ ցեմենտային ներարկման շաղախի դիսպերսման համար
(Ուսումնասիրություն և պատկեր՝ ©Draganovic և համահեղինակներ, 2020)
Կապվեք մեզ հետ / Հարցրեք մեզ
Գրականություն / Հղումներ
- 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.
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2022): Ultrasonic dispersion of hard dispersed ultrafine milled cement-based grout for water sealing of fractured hard rock. Construction and Building Materials, Volume 317, 2022.
- 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.
- 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.
Hielscher Ultrasonics-ն արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափեր։