Deaglomerasi Partikel Semen menggunakan Power Ultrasonics
Deaglomerasi ultrasonik menggunakan sonicator tipe probe menawarkan alternatif yang unggul dengan mengatasi masalah ini. Metode ini menghilangkan kebutuhan akan media penggilingan, menyederhanakan proses dengan menghilangkan kebutuhan untuk filtrasi pasca-proses dan pembersihan intensif, dan memberikan pengurangan ukuran partikel yang efisien dalam kisaran partikel halus. Selain itu, ini mengurangi ketergantungan pada dispersan dan menggunakan peralatan yang lebih ringkas dan hemat energi, menjadikannya solusi yang sangat menguntungkan untuk dispersi dan deaglomerasi partikel semen.
Keuntungan Deaglomerasi Ultrasonik Partikel Semen
Semen adalah salah satu bahan paling penting dalam konstruksi, banyak digunakan karena sifat mengikatnya. Namun, mencapai kinerja yang optimal membutuhkan distribusi partikel yang seragam, karena partikel yang diaglomerasi dapat berdampak buruk pada kinerja semen. Deaglomerasi ultrasonik telah muncul sebagai teknik yang ampuh untuk mengatasi tantangan ini.
Sonikator industri untuk deaglomerasi partikel semen throughput tinggi.
- Dispersi Partikel yang Ditingkatkan: Deaglomerasi ultrasonik secara efektif membubarkan partikel semen, memastikan distribusi ukuran partikel yang seragam. Keseragaman ini sangat penting untuk mencapai kekuatan dan daya tahan yang konsisten pada bahan semen.
- Peningkatan Hidrasi: Peningkatan luas permukaan partikel deaglomerasi meningkatkan proses hidrasi, yang mengarah pada ikatan yang lebih baik dan kekuatan yang lebih tinggi pada produk akhir. Peningkatan hidrasi juga mengurangi risiko reaksi yang tidak lengkap dan titik lemah pada matriks semen.
- Peningkatan Kemampuan Kerja: Partikel semen yang tersebar dengan baik menghasilkan campuran yang lebih dapat diterapkan, sehingga lebih mudah untuk dicampur, dituangkan, dan diselesaikan. Peningkatan kemampuan kerja ini dapat menghasilkan waktu konstruksi yang lebih cepat dan mengurangi biaya tenaga kerja.
- Sifat Mekanik yang Ditingkatkan: Deaglomerasi ultrasonik berkontribusi pada pengembangan struktur mikro yang lebih padat dan lebih homogen dalam bahan berbasis semen. Hal ini menghasilkan peningkatan sifat mekanik seperti kekuatan tekan dan tarik.
- Pengurangan Penggunaan Aditif: Dengan mencapai dispersi yang lebih baik melalui deaglomerasi ultrasonik, kebutuhan akan dispersan kimia dan aditif lainnya dapat diminimalkan. Ini tidak hanya mengurangi biaya tetapi juga mengurangi dampak lingkungan dari produksi semen.
- Efektivitas Biaya: Terlepas dari investasi awal dalam ultrasonicator kelas industri, manfaat jangka panjang dari peningkatan kualitas produk, pengurangan penggunaan aditif, dan peningkatan kinerja menjadikannya solusi hemat biaya untuk industri semen.
| Aspek Komparatif | Penggilingan Bola untuk Partikel Semen | Deaglomerasi Ultrasonik untuk Partikel Semen |
|---|---|---|
| Metode | Menggunakan bola baja atau silika sebagai media penggilingan | Menggunakan gelombang ultrasonik intensitas tinggi untuk menciptakan kavitasi akustik dan gaya geser sonomekanis |
| Penggantian Media Penggilingan | Sering penggantian bola baja atau silika | Tanpa media penggilingan, menghilangkan biaya penggantian |
| Filtrasi Pasca-Proses | Diperlukan untuk menyaring media penggilingan | Tidak perlu, menyederhanakan prosesnya |
| Persyaratan Pembersihan | Pembersihan media dan ruang penggilingan yang padat karya dan memakan waktu | Pembersihan minimal, probe ultrasonik lebih mudah dirawat |
| Efisiensi dalam Rentang Partikel Halus | Tidak efisien untuk partikel di 0 – Rentang 100 μm, memakan waktu | Sangat efektif untuk ukuran partikel halus, termasuk 0 – Rentang 100 μm |
| Persyaratan Dispersan | Jumlah dispersan yang tinggi dibutuhkan | Mengurangi kebutuhan akan dispersan karena kavitasi dan gaya geser yang kuat |
| Karakteristik Peralatan | Besar, besar, tidak hemat energi, membutuhkan perawatan dan pembersihan yang ekstensif | Ringkas, hemat energi, lebih sedikit perawatan, lebih mudah ditangani dan aman dioperasikan |
Studi Kasus: Dispersi Nat Semen Mikrohalus dengan Mixer Ultrasonik
Tim peneliti yang dipimpin oleh Draganović menyajikan penyelidikan komprehensif tentang dispersi nat semen mikrohalus menggunakan teknologi ultrasound dibandingkan dengan pelarut laboratorium konvensional. Studi ini secara khusus berfokus pada kinerja sonicator UP400St relatif terhadap metode dispersi nat tradisional.
Para peneliti melakukan serangkaian percobaan yang menggunakan berbagai teknik dispersi untuk menilai distribusi ukuran partikel (PSD) dan potensial zeta partikel semen mikrofine. Teknik yang dievaluasi meliputi perawatan ultrasound dengan sonicator UP400St, pelarut laboratorium berkecepatan tinggi, dan kombinasi kedua metode.
Temuan ini mengungkapkan bahwa dispersi ultrasound menggunakan sonicator UP400St secara signifikan meningkatkan distribusi ukuran partikel dibandingkan dengan pelarut laboratorium konvensional. Sonicator UP400St secara efektif mengurangi aglomerasi partikel semen mikrohalus, menghasilkan suspensi nat yang lebih homogen dan stabil. Perawatan ultrasonografi meningkatkan distribusi partikel yang lebih kecil, menghasilkan rentang distribusi ukuran partikel yang lebih sempit.
Homogenizer ultrasonik UP400St dibandingkan mengenai efisiensi dispersi nat semen dengan mixer laboratorium biasa yang dilengkapi dengan disk, dan menggunakan teknik rotor-stator. Studi ini menunjukkan bahwa dispersi ultrasonik bukan hanya metode yang efektif tetapi bahkan lebih baik daripada mixer yang menggunakan teknik rotor-stator.
(studi dan grafik: © Draganović et al., 2020)
Selain itu, menggabungkan ultrasound dengan pelarut laboratorium konvensional meningkatkan efisiensi dispersi, mencapai distribusi ukuran partikel yang lebih halus daripada perawatan ultrasound saja. Kombinasi ini memungkinkan kontrol yang lebih baik atas potensi PSD dan zeta dari nat semen mikrohalus dalam operasi batch. Dalam sistem aliran kontinu, suspensi partikel secara otomatis melewati zona titik panas kavitasi, membuat pengadukan tambahan tidak diperlukan.
Studi ini menggarisbawahi kinerja unggul sonicator UP400St dalam menyebarkan nat semen mikrohalus. Perawatan ultrasound, terutama bila dikombinasikan dengan pelarut laboratorium konvensional, menawarkan metode yang efektif dan efisien untuk mencapai suspensi partikel semen mikrohalus yang seragam dan stabil.
Penelitian ini memberikan perbandingan terperinci antara metode ultrasound dan dispersi konvensional, menyoroti kemanjuran sonikasi yang unggul dalam dispersi nat.
(lih. Draganović et al., 2020)
Metode dispersi yang dibandingkan: Pelarut Vma-Getzmann Dispermat CV-3 dilengkapi dengan cakram 90 mm dan sistem rotor-stator (R/S). Sonikator Hielscher UP400St dilengkapi dengan sonotrode H22.<br />(Study and pictures: ©Draganovic et al., 2020)
Sonicator tipe probe UP400ST untuk dispersi nat semen mikro-halus
(Studi dan gambar: ©Draganovic et al., 2020)
Aplikasi Sonic dalam Industri Semen
Memanfaatkan efek menguntungkan dari ultrasound berdaya tinggi dalam deaglomerasi partikel semen dan nat membuka banyak bidang aplikasi dalam industri semen yang memungkinkan peningkatan karakteristik material dan kualitas produk akhir.
- Penggilingan Basah Partikel Semen: Sonikasi tipe probe adalah metode yang sangat efektif dan hemat energi untuk menggiling partikel semen. Baca lebih lanjut tentang penggilingan semen basah ultrasonik!
- Produksi Beton Berkinerja Tinggi: Sonikator tipe probe digunakan untuk menghasilkan beton berkinerja tinggi dengan memastikan dispersi yang seragam dari partikel semen halus dan bahan semen tambahan seperti fly ash dan asam silika. Ini mengarah ke beton dengan sifat mekanik dan daya tahan yang unggul.
- Pengembangan Nanokomposit: Dalam penelitian dan pengembangan, sonicator tipe probe memfasilitasi penggabungan nanopartikel ke dalam matriks semen, menciptakan nanokomposit dengan sifat yang ditingkatkan seperti peningkatan kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan terhadap degradasi lingkungan.
- Optimalisasi Kinerja Aditif: Deaglomerasi ultrasonik membantu mengoptimalkan kinerja aditif kimia, seperti superplasticizer dan agen pengencang udara, dengan memastikan distribusinya yang seragam dalam matriks semen. Hal ini mengarah pada peningkatan kemampuan kerja dan kinerja produk akhir.
Sonic Kinerja Tinggi untuk Dispersi dan Deaglomerasi Partikel Semen
Deaglomerasi ultrasonik menggunakan sonicators tipe probe menawarkan keuntungan yang signifikan bagi industri semen. Dengan meningkatkan dispersi partikel, meningkatkan hidrasi, dan meningkatkan kemampuan kerja, perangkat ini berkontribusi pada produksi bahan semen berkualitas tinggi. Kontrol yang tepat, skalabilitas, dan keserbagunaan sonicator tipe probe menjadikannya alat yang berharga untuk penelitian dan aplikasi industri, mendorong inovasi dan efisiensi dalam produksi semen.
Hielscher Ultrasonic memasok sonicator berkinerja tinggi pada tingkat daya apa pun untuk memproses partikel semen dan nat semen dari lot yang lebih kecil untuk Penelitian + Pengembangan hingga throughput tinggi untuk deaglomerasi semen industri pada skala produksi.
- efisiensi yang sangat tinggi
- Teknologi canggih
- handal & sangat kuat
- kontrol proses yang dapat disesuaikan dan tepat
- Batch & inline
- untuk volume apa pun
- Perangkat Lunak Cerdas
- Fitur pintar (misalnya, dapat diprogram, protokol data, remote control)
- Mudah dan aman dioperasikan
- biaya pemeliharaan yang rendah
- CIP (bersihkan di tempat)
Desain, Manufaktur, dan Konsultasi – Kualitas Buatan Jerman
Ultrasonicators Hielscher terkenal dengan kualitas dan standar desainnya yang tertinggi. Ketahanan dan pengoperasian yang mudah memungkinkan integrasi ultrasonicator kami ke dalam fasilitas industri. Kondisi kasar dan lingkungan yang menuntut mudah ditangani oleh ultrasonicator Hielscher.
Hielscher Ultrasonics adalah perusahaan bersertifikat ISO dan memberikan penekanan khusus pada ultrasonicators berkinerja tinggi yang menampilkan teknologi canggih dan keramahan pengguna. Tentu saja, ultrasonicators Hielscher sesuai dengan CE dan memenuhi persyaratan UL, CSA dan RoHs.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:
| Batch Volume | Flow Rate | Direkomendasikan perangkat |
|---|---|---|
| 0.5 untuk 1.5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 hingga 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10-2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 hingga 20L | 0.2 sampai 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 sampai 100L | 2-10L/min | UIP4000hdT |
| 15 hingga 150L | 3 hingga 15L / mnt | UIP6000hdT |
| 15 hingga 150L | 3 hingga 15L / mnt | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 sampai 100L/menit | UIP16000 |
| n.a. | kristal yang lebbig | cluster UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanya Kami!
Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi, dan ekstraksi pada skala laboratorium, percontohan, dan industri.
Literatur / Referensi
- 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.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Apa itu Semen?
Semen adalah zat halus dan bubuk yang bertindak sebagai bahan pengikat dalam konstruksi. Ketika dicampur dengan air, ia mengalami reaksi kimia yang disebut hidrasi, mengeras menjadi bahan padat. Ini terutama terdiri dari batu kapur, tanah liat, kerang, dan silika, dan merupakan bahan utama dalam beton, mortar, dan bahan bangunan lainnya. Kemampuan semen untuk mengeraskan dan mengikat bahan lain membuatnya penting untuk membangun bangunan, jalan, jembatan, dan infrastruktur lainnya. Jenis semen yang paling umum adalah semen Portland, yang banyak digunakan karena kekuatan dan keserbagunaannya.
Mengapa Deaglomerasi Partikel Semen Penting?
Deaglomerasi partikel semen penting karena memastikan distribusi ukuran partikel yang seragam, yang meningkatkan kinerja dan kualitas bahan berbasis semen. Deaglomerasi yang tepat meningkatkan efisiensi hidrasi, yang menghasilkan beton yang lebih kuat dan lebih tahan lama. Ini juga meningkatkan kemampuan kerja campuran semen, membuatnya lebih mudah dicampur, dituangkan, dan diselesaikan. Selain itu, partikel yang tersebar dengan baik mengurangi kebutuhan akan aditif kimia, menurunkan biaya produksi, dan meminimalkan dampak lingkungan. Secara keseluruhan, deaglomerasi yang efektif sangat penting untuk mencapai sifat mekanik yang optimal dan daya tahan jangka panjang dalam proyek konstruksi.
Bagaimana Partikel Semen Dideaglomerasi?
Partikel semen dideaglomerasi menggunakan berbagai metode, dengan deaglomerasi ultrasonik menjadi salah satu teknik yang paling efektif. Dalam proses ini, gelombang ultrasonik frekuensi tinggi dipancarkan oleh probe yang direndam dalam bubur semen. Gelombang ini menciptakan gelembung kavitasi intens yang runtuh dengan energi tinggi, menghasilkan gaya geser yang kuat dan gelombang kejut. Gaya ini memecah partikel semen yang diaglomerasi, memastikan dispersi yang seragam. Metode lain termasuk pencampuran mekanis, penggilingan, dan penggunaan bahan pendispersi, tetapi deaglomerasi ultrasonik disukai karena efisiensi dan kemampuannya untuk mencapai distribusi partikel yang halus dan konsisten.
Apa Peran Air dalam Pengolahan Semen?
Air memainkan peran penting dalam pengolahan semen. Ini menghidrasi berbagai mineral dalam klinker, yang memberikan fluiditas yang diperlukan untuk pasta semen. Namun, mengelola kadar air adalah keseimbangan yang rumit. Air yang berlebihan dapat menyebabkan masalah seperti pendarahan (di mana air terpisah dari campuran) dan berkurangnya kekuatan tekan. Sebaliknya, air yang tidak mencukupi dapat menurunkan kemampuan kerja, membuat campuran semen sulit ditangani dan menghasilkan produk yang lebih lemah.
Bagaimana Cara Kerja Sonicator Tipe Probe?
Sonikator tipe probe adalah kelas khusus perangkat ultrasonik yang dirancang untuk menyebarkan dan mendeaglomerasi partikel dalam berbagai suspensi, termasuk semen. Perangkat ini menggunakan probe atau tanduk yang memancarkan gelombang ultrasonik langsung ke media, menciptakan gelembung kavitasi yang meledak dengan energi tinggi, yang menyebabkan deaglomerasi partikel.
Sonikator tipe probe beroperasi dengan menghasilkan gelombang ultrasonik biasanya dalam kisaran 20 hingga 30kHz. Probe, juga disebut sonotrode, adalah batang yang terbuat dari bahan seperti titanium yang direndam ke dalam bubur semen. Saat diaktifkan, probe bergetar pada frekuensi ultrasonik, menghasilkan kavitasi akustik yang intens. Kavitasi ini melibatkan pembentukan dan keruntuhan gelembung mikroskopis yang hebat dalam bubur, yang menghasilkan gaya geser yang kuat dan gelombang kejut. Gaya ini memecah partikel yang menggumpal dan mendorong dispersi yang seragam.
Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.