Ուլտրաձայնային խառնուրդ բարձրորակ բետոնի համար
Միկրո և նանոսիլիկատների կամ նանոխողովակների օգտագործումը հանգեցնում է բարձր արդյունավետության բետոնի սեղմման ամրության բարելավմանը: Ultrasonication-ը արդյունավետ միջոց է ցեմենտի կամ բետոնի մեջ նանոնյութերը խառնելու, թրջելու և ցրելու համար:
Միկրոսիլիկն այսօր լայնորեն օգտագործվում է բետոնի մեջ, ինչը հանգեցնում է ավելի բարձր սեղմման ուժի կամ ջրի և քիմիական դիմադրության բետոնների: Դա կարող է նվազեցնել նյութական ծախսերը և էներգիայի օգտագործումը: Նոր նանոնյութերը, ինչպիսիք են նանո սիլիցիումը կամ նանոխողովակները, հանգեցնում են դիմադրության և ամրության հետագա բարելավմանը: Սակայն նանոնյութերի ողջ ներուժը ցուցադրելու համար անհրաժեշտ է հուսալի և արդյունավետ ցրման տեխնիկա: Զոնդի տիպի sonicators-ը նանո-դիսպերսիա արտադրելու ամենահուսալի և արդյունավետ տեխնիկան է, նույնիսկ բարձր մածուցիկ և մածուկի նման լուծույթներում, ինչպիսիք են ցեմենտը և բետոնը:
Microfine Cement Grout Dispersion ուլտրաձայնային խառնիչներով
Դրագանովիչի հետազոտական թիմը ներկայացնում է հետազոտական հոդվածը, հեղինակները ուսումնասիրում են մանր ցեմենտի ցրվածությունը՝ օգտագործելով ուլտրաձայնային տեխնոլոգիա և սովորական լաբորատոր լուծիչներ: Ուսումնասիրության նպատակն է համեմատել ուլտրաձայնի կատարողականը – ուսումնասիրության մեջ, մասնավորապես, sonicator UP400St – քսուքի ցրման ավանդական մեթոդներով:
Հետազոտողները մի շարք փորձեր են անցկացրել՝ օգտագործելով ցրման տարբեր տեխնիկա՝ գնահատելու մասնիկների չափի բաշխումը (PSD) և մանր ցեմենտի մասնիկների զետա ներուժը: Դիսպերսիայի տեխնիկան ներառում է ուլտրաձայնային բուժում՝ օգտագործելով UP400St sonicator, բարձր արագությամբ լաբորատոր լուծիչներ և երկու մեթոդների համակցություն:
MultiSonoReactor MSR-4. Ուլտրաձայնային ներդիրային ցրում բարձր արդյունավետության ցեմենտի և բետոնի արդյունաբերական ներկառուցված արտադրության համար:
Արդյունքները ցույց են տվել, որ UP400St sonicator-ի օգտագործմամբ ուլտրաձայնային ցրումը հասել է մասնիկների չափի զգալիորեն ավելի լավ բաշխման՝ համեմատած սովորական լաբորատոր լուծիչների հետ: Sonicator UP400St-ը արդյունավետորեն նվազեցնում է մանր ցեմենտի մասնիկների ագլոմերացումը և արտադրում է ավելի համասեռ և կայուն ցողունային կախոց: Ուլտրաձայնային բուժումը բարելավում է փոքր մասնիկների բաշխումը, ինչը հանգեցնում է մասնիկների չափի ավելի նեղ բաշխման միջակայքին:
Համեմատված ցրման մեթոդներ. Vma-Getzmann Dispermat CV-3 լուծարիչ, որը հագեցած է 90 մմ սկավառակով և ռոտոր-ստատոր համակարգով: Hielscher UP400St ուլտրաձայնային սարք հագեցած H22 sonotrode-ով:
(Ուսումնասիրություն և նկարներ. ©Draganovic et al., 2020)
Բացի այդ, ուլտրաձայնի օգտագործումը սովորական լաբորատոր լուծիչների հետ միասին ավելի է բարելավում ցրման արդյունավետությունը՝ հասնելով մասնիկների նույնիսկ ավելի նուրբ բաշխման՝ համեմատած միայն ուլտրաձայնային բուժման հետ: Երբ համակցված է, sonication-ը ապահովում է միկրո-խառնում և նանո-դիսպերսիա, մինչդեռ լուծիչը նպաստում է մակրո-խառնմանը, ապահովելով, որ բոլոր մասնիկները մտնեն ուլտրաձայնային կավիտացիայի գոտի: Սա թույլ է տալիս ավելի լավ վերահսկել մասնիկների չափի բաշխումը (PSD) և մանր ցեմենտի ներուժը խմբաքանակի շահագործման ժամանակ: Հոսքային բջջային ռեակտոր օգտագործելիս մասնիկների կախոցը ավտոմատ կերպով անցնում է կավիտացիոն թեժ կետի գոտին, որպեսզի լրացուցիչ խառնումը ավելորդ լինի:
Ընդհանուր առմամբ, ուսումնասիրությունը ընդգծում է UP400St sonicator-ի բարձր արդյունավետությունը մանր ցեմենտի ցողունը ցրելու գործում: Ուլտրաձայնային բուժումը, հատկապես, երբ զուգակցվում է սովորական լաբորատոր լուծիչների հետ, առաջարկում է բարձր արդյունավետ և արդյունավետ մեթոդ ցեմենտի մանր ցեմենտի մասնիկների միասնական և կայուն կասեցման հասնելու համար:
Հարկ է նշել, որ հոդվածը տրամադրում է համապարփակ համեմատություն ուլտրաձայնային և սովորական ցրման մեթոդների միջև, ինչը ընդգծում է քսուքների ցրման ժամանակ ձայնագրման բարձր արդյունավետությունը:
(տես Draganovic et al., 2020)
Ուլտրաձայնային հոմոգենիզատոր UP400St համեմատվում է ցեմենտի կեղևի ցրման արդյունավետության վերաբերյալ սկավառակով հագեցած սովորական լաբորատոր խառնիչով և օգտագործելով ռոտոր-ստատոր տեխնիկան: Ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ ուլտրաձայնային ցրումը ոչ միայն արդյունավետ մեթոդ է, այլ նույնիսկ ավելի լավ է, քան ռոտոր-ստատոր տեխնիկան օգտագործող խառնիչը:
(ուսումնական և գրաֆիկական՝ © Draganovic et al., 2020)
Բետոնի հետազոտություն և մշակում
Կոնկրետ հետազոտությունը փնտրում է նյութեր և գործընթացներ՝
- նվազեցնել նյութական և էներգիայի ծախսերը
- ձեռք բերել բարձր նախնական և վերջնական դիմադրություն
- բարելավել խտությունը և սեղմման ուժը
- բարելավել աշխատունակությունը, պոմպունակությունը և ավարտունությունը
- բարելավել ամրությունը և նվազեցնել թափանցելիությունը
- նվազեցնել կծկման ճաքերը, փոշու մաքրումը և շերտազատման խնդիրները
- քիմիական դիմադրություն, օրինակ՝ սուլֆատային դիմադրություն
Ցեմենտի և բետոնի խառնուրդ
Երբ խոսքը վերաբերում է բետոնի հատկությունների բարելավմանը, խառնուրդի տեխնոլոգիան նույնքան կարևոր է, որքան բետոնի կազմը: Խառնումը էական քայլ է միատեսակ, բարձրորակ բետոնի արտադրության մեջ: Թեև բազմաթիվ ուղեցույցներ և կանոնակարգեր, օրինակ՝ DIN EN 206-ը ներառում են բետոնի և դրա բաղադրիչների բաղադրությունը, ցեմենտի խառնուրդի և բետոնի խառնման իրական գործընթացը թողնված է օգտագործողին:
Որոշիչ է, որ ջուրը, ցեմենտը և հավելումները հավասարաչափ ցրված լինեն և բաշխվեն նուրբ մասշտաբով, և որ ագլոմերատները բավականաչափ ցրված լինեն: Անբավարար ցրումը կամ դեագլոմերացիան հանգեցնում է բետոնի ցածր հատկությունների: Ցածր ջրի պարունակության և հավելումների մեծ չափաբաժնի պատճառով ինքնախտացող բետոնի (SCC) և ծայրահեղ բարձր ամրության բետոնի (UHPC) խառնումը պահանջում է ավելի երկար խառնման ժամանակ կամ ավելի արդյունավետ խառնման տեխնոլոգիա:
Նանոնյութեր բետոնում
Ցեմենտի նանոմաշտաբով հիդրատացիոն արտադրանքի խոնավացման ընթացքում, ինչպիսիք են կալցիումի հիդրատները, ձևավորվում են կարծրացող բետոնի մեջ: Սիլիցիումի կամ նանոխողովակների նանո մասնիկները բետոնի ամրացման ժամանակ վերածվում են ցեմենտի նանո մասնիկների։ Փոքր մասնիկները հանգեցնում են մասնիկների ավելի կարճ հեռավորության և ավելի խիտ և պակաս ծակոտկեն նյութի: Սա մեծացնում է սեղմման ուժը և նվազեցնում թափանցելիությունը:
Նանո չափի փոշու և նյութերի հիմնական թերությունը, սակայն, թրջման և խառնման ընթացքում ագլոմերատների ձևավորման միտումն է: Եթե առանձին մասնիկները լավ ցրված չեն, ագլոմերացիան նվազեցնում է բաց մասնիկների մակերեսը, ինչը հանգեցնում է բետոնի ցածր հատկությունների:
UIP16000 ուլտրաձայնային պրոցեսորը բարձր արդյունավետությամբ համասեռացուցիչ է ցեմենտի և բետոնի ցրման համար
Նանոնյութերի ուլտրաձայնային խառնուրդ
Ultrasonication-ը շատ արդյունավետ միջոց է խառնման, ցրման և ապաագլոմերացիայի համար: Ստորև նկարը ցույց է տալիս ջրի մեջ գոլորշիացված սիլիցիումի ուլտրաձայնային ցրման բնորոշ արդյունքը:
Սկսած (կանաչ կոր) ավելի քան 200 միկրոն (D50) ագլոմերատի մասնիկի չափով մասնիկների մեծ մասը կրճատվել է մինչև 200 նանոմետրից պակաս:
Ուլտրաձայնային խառնուրդ ցանկացած մասշտաբով
Hielscher-ն առաջարկում է ուլտրաձայնային խառնիչ սարքեր՝ հետազոտության և ամբողջական մշակման մեջ օգտագործելու համար:
Sonicators լաբորատոր հետազոտությունների և զարգացման համար
Hielscher ուլտրաձայնային լաբորատոր հոմոգենիզատորները կատարյալ խառնիչ գործիք են լաբորատոր մասշտաբով հետազոտության և զարգացման համար: Hielscher lab sonicators սովորաբար օգտագործվում են փոքր խմբաքանակների ուլտրաձայնային խառնման համար: Hielscher ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներն առաջարկում են ճշգրիտ պարամետրերի հսկողություն և գերազանց վերարտադրելիություն սանդղակի պատրաստման համար: Սա հեշտացնում է տարբեր ձևակերպումները խառնելն ու որոշել ուլտրաձայնային ինտենսիվության ազդեցությունը և հնչյունավորման տեւողությունը:
Ուլտրաձայնային Inline Mixing Արտադրության մեջ
Մեծացման համար անհրաժեշտ ուլտրաձայնային խառնիչ սարքավորումը կարող է ճշգրիտ որոշվել լաբորատոր թեստի հիման վրա: Ցեմենտի կամ բետոնի մեծ ծավալի հոսքերի մշակման համար բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքերը սովորաբար աշխատում են շարունակական հոսքի ռեժիմում՝ օգտագործելով հոսքային ռեակտորներ: Սա թույլ է տալիս խիստ միատեսակ խառնել և անթերի մշակել մածուկներն ու քսուքները – նույնիսկ շատ բարձր մածուցիկությամբ:
Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորությունը՝ կախված մշակման ենթակա խմբաքանակի ծավալից կամ հոսքի արագությունից.
| Խմբաքանակի ծավալը | Հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1-ից 500 մլ | 10-ից 200 մլ / րոպե | UP100H |
| 10-ից 2000 մլ | 20-ից 400 մլ / րոպե | UP200Ht, UP400 Փ |
| 0.1-ից 20լ | 0.2-ից 4լ/րոպե | UIP2000hdT |
| 10-ից 100 լ | 2-ից 10 լ / րոպե | UIP4000hdT |
| 15-ից 150 լ | 3-ից 15 լ / րոպե | UIP6000hdT |
| ԱԺ | 10-ից 100 լ / րոպե | UIP16000 |
| ԱԺ | ավելի մեծ | կլաստերի UIP16000 |
Կապ 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.
- 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.
Ցեմենտի Inline Mixing օգտագործելով Sonicator
Hielscher ուլտրաձայնային խառնիչները սովորաբար տեղադրվում են ներդիրում: Նյութը մղվում է ուլտրաձայնային ռեակտորի նավի մեջ: Այնտեղ այն ենթարկվում է ինտենսիվ ուլտրաձայնային կավիտացիայի: Inline sonication-ը վերացնում է շրջանցումը, քանի որ բոլոր մասնիկները անցնում են խառնիչ պալատը սահմանված ճանապարհով: Հետևաբար, ուլտրաձայնային մշակումը սովորաբար փոխում է մասնիկների չափի բաշխման կորը, այլ ոչ թե ընդլայնում այն:
Ամուր և հեշտ մաքրվող
Ուլտրաձայնային խառնիչ ռեակտորը բաղկացած է հոսքի բջիջից և սոնոտրոդներից: Առանցքակալներ չեն պահանջվում: Հոսքային բջջային ռեակտորները (չժանգոտվող պողպատ) ունեն պարզ երկրաչափություններ և հեշտությամբ կարող են ապամոնտաժվել և մաքրվել: Չկան փոքր բացվածքներ կամ թաքնված անկյուններ:
Ցեմենտի և բետոնի համար ուլտրաձայնային այլ կիրառություններ
Ցեմենտների և բետոնների պատրաստման մեջ Hielscher ուլտրաձայնային սարքերի օգտագործումը չի սահմանափակվում ցեմենտի պրեմիքսների կամ բետոնների խառնմամբ և ցրմամբ: Ուլտրաձայնը շատ արդյունավետ միջոց է հեղուկների և ցեխերի գազազերծման համար։ Սա նվազեցնում է բետոնի մեջ պղտորված գազի պղպջակների քանակը և ծավալը կարծրացումից հետո:
Ուլտրաձայնային մաղի թափահարիչներ բարելավել փոշու մաղման թողունակությունը և որակը փոքր մասնիկների համար: Hielscher-ն առաջարկում է ուլտրաձայնային հուզված մաղեր լաբորատոր և արդյունաբերական կիրառությունների համար:
Կոնկրետ ֆոնային տեղեկատվություն
Բետոնը կազմված է ցեմենտից, օրինակ՝ պորտլանդական ցեմենտից և այլ ցեմենտային նյութերից, ինչպիսիք են թռչող մոխիրը և խարամ ցեմենտը, լցանյութը (խիճ, կրաքար, գրանիտ, ավազ), ջուր և քիմիական հավելումներ: Տիպիկ հավելումները ներառում են արագացուցիչներ կամ դանդաղեցնողներ, պլաստիկացնողներ, գունանյութեր, սիլիցիումի գոլորշի կամ բարձր ռեակտիվության մետակաոլին (HRM): Միկրոսիլիկոն բետոնի մեջ բնորոշ խառնուրդ է: Դրա թերությունը համեմատաբար բարձր արժեքն է և աղտոտվածությունը, որն ազդում է օպերատորների և աշխատողների առողջության վրա: