Pencampuran Semen Pasta dental Ultrasonik untuk Beton

Pencampuran pasta semen ultrasonik menawarkan manfaat besar untuk cetakan pracetak, drycast, dan pabrik beton. Manfaat ini termasuk waktu set awal dan akhir yang lebih pendek, dosis superplasticizer yang lebih rendah, hidrasi yang lebih cepat dan lebih lengkap, serta kekuatan tekan yang lebih tinggi.

Pencampuran beton dengan teknologi tradisional, seperti “campuran untuk jalan” atau mixer putar, memberikan tindakan pencampuran yang tidak memadai untuk membubarkan aglomerat partikel semen dan bahan semen lainnya, seperti fly ash atau silika. Sementara partikel luar dari aglomerat tersebut terkena air, permukaan partikel bagian dalam tetap kering. Hal ini menghasilkan hidrasi yang lambat dan tidak lengkap.

Manfaat Teknologi Pencampuran Ultrasonik untuk Beton

Dispersi ultrasonik adalah teknologi paling canggih untuk mendeaglomerasi dan membubarkan bahan berukuran mikron dan nano dalam cairan. Pencampuran ultrasonik menggunakan gaya geser kavitasi yang lebih efektif dalam pencampuran bahan ukuran halus daripada mixer putar konvensional dan mixer rotor-stator. Untuk semen, silika, fly ash, pigmen, atau CNT, kinerja bahan-bahan ini meningkat secara signifikan dengan dispersi ultrasonik, karena meningkatkan distribusi partikel dan kontak dengan air.

Selama hidrasi—reaksi semen dengan air—fase CSH menumbuhkan struktur seperti jarum. Gambar di bawah ini menunjukkan struktur mikro dalam pasta semen setelah 5 jam hidrasi. Dalam pasta semen ultrasonikasi, fase CSH panjangnya hampir 500nm, sedangkan pada pasta yang tidak sonikasi, fase CSH sekitar 100nm.

Mikro pasta semen setelah 5jam waktu hidrasi

dengan pengolahan ultrasonik	tanpa pengolahan ultrasonik
Pasta semen Portland (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Universitas Bauhaus Weimar

 
Pencampuran dengan kavitasi yang diinduksi ultrasound menyebabkan pertumbuhan fase CSH yang lebih cepat.

 
Suhu hidrasi

Pengaruh kekuatan ultrasonikasi (PUS - Power Ultrasonikasi) pada saat suhu kurva dari pasta semen

 
Kekuatan compressional

Pengaruh kekuatan ultrasonikasi (PUS - Power Ultrasonikasi) kekuatan compressional pada mortir prisma

 
Kecepatan Pulse USG

Pengaruh kekuatan ultrasonication (PUS - Power Ultrasonikasi) pada kecepatan ultrasonik pulse dari pada hydrating pasta semen

Pertumbuhan C‑S‑H-fase berkorelasi suhu di paste semen selama periode hidrasi (klik pada grafik yang tepat). Dalam ultrasonikasi pasta semen tercampur, hidrasi dimulai sekitar satu jam sebelumnya. Hidrasi sebelumnya berkorelasi dengan peningkatan kekuatan kompresi sebelumnya. Peningkatan kecepatan hidrasi juga dapat diukur dengan kecepatan pulsa ultrasound.

Khususnya untuk beton pracetak dan drycast, ini menyebabkan waktu yang jauh lebih singkat sampai beton cor dapat diambil dari cetakan. Studi oleh Universitas Bauhaus (Jerman) menunjukkan pengurangan waktu yang ditetapkan sebagai berikut.

Manfaat lain yang menarik dari pencampuran ultrasonik adalah pengaruh pada fluiditas. Seperti yang ditunjukkan pada tabel di atas, kemerosotan meningkat sekitar 30%. Ini memungkinkan pengurangan dosis superplasticizer.

Integrasi Proses Mixer Ultrasonik ke dalam Produksi Semen

Hielscher menawarkan mixer ultrasonik untuk pendispersian semen, silika, fly ash, pigmen, atau CNT yang efektif. Pertama, bahan kering apa pun harus dicampur dengan air untuk membentuk pasta konsentrasi tinggi namun dapat dipompa. Mixer ultrasonik Hielscher mendeaglomemen dan membubarkan partikel menggunakan geser kavitasi. Akibatnya, seluruh permukaan setiap partikel terpapar sepenuhnya ke air.

Pengolahan Pasta Semen dengan Ultrasonik

Dalam kasus pasta semen, hidrasi dimulai setelah pemrosesan ultrasonik. Oleh karena itu, mixer ultrasonik Hielscher harus digunakan secara inline, karena pasta semen tidak dapat disimpan untuk waktu yang lama. Gambar skema di bawah ini mengilustrasikan prosesnya. Pada langkah selanjutnya, agregat, seperti pasir atau kerikil, ditambahkan dan dicampur dengan pasta semen. Karena partikel semen sudah tersebar dengan baik pada tahap itu, pasta semen menyatu dengan baik dengan agregat. Beton kemudian siap diisi ke dalam cetakan pracetak atau untuk transportasi. Tangki pemecahan di sebelah mixer ultrasonik dapat digunakan untuk memproses lebih terus menerus jika ada permintaan beton yang tidak stabil.
Baca lebih lanjut tentang deaglomerasi ultrasonik partikel semen!

Penyebaran Ultrasonik Silika, Abu Terbang, dan Nanomaterial

Penyebaran silika, fly ash, pigmen, atau nanomaterial lainnya, seperti tabung nano karbon, membutuhkan intensitas pemrosesan dan tingkat energi lainnya. Untuk alasan ini, kami merekomendasikan mixer ultrasonik terpisah untuk menghasilkan bubur/pasta yang tersebar dengan baik yang kemudian ditambahkan ke campuran beton. Silakan klik grafik di atas untuk gambar skema proses ini.

Peralatan pencampuran ultrasonik yang diperlukan untuk scale-up dapat ditentukan dengan tepat berdasarkan uji skala pilot menggunakan UIP1000hdT, yang merupakan sonicator skala pilot yang kuat 1.000 watt. Tabel di bawah ini menunjukkan rekomendasi perangkat umum tergantung pada volume batch atau laju aliran pasta semen yang akan diproses.

Dengan daya pencampuran ultrasonik hingga 16kW per probe ultrasonik tunggal, Hielscher menawarkan daya pemrosesan yang diperlukan untuk aplikasi volume tinggi. Teknologi ini mudah diuji dan ditingkatkan secara linier.