Penggunaan mikro dan nanosilica atau nanotube mengarah ke perbaikan dalam kekuatan tekan beton kinerja tinggi. Ultrasonication adalah cara yang efektif untuk pencampuran, pembasahan dan menyebar dari Nanomaterials di semen atau beton.
 

Silika mikro banyak digunakan dalam beton saat ini, yang mengarah ke kekuatan tekan yang lebih tinggi atau beton tahan air dan kimia. Itu dapat mengurangi biaya material dan penggunaan energi. Nanomaterial baru, seperti nano silika atau nanotube menyebabkan peningkatan lebih lanjut dalam ketahanan dan kekuatan. Tetapi untuk menunjukkan potensi penuh nanomaterials, teknik dispersi yang andal dan efisien diperlukan. Probe-type sonicators adalah teknik yang paling dapat diandalkan dan berkhasiat untuk menghasilkan nano-dispersi, bahkan dalam bubur yang sangat kental dan seperti pasta seperti semen dan beton.

Dispersi Nat Semen Microfine dengan Mixer Ultrasonik

Tim peneliti Draganović menyajikan artikel penelitian, penulis menyelidiki dispersi nat semen microfine menggunakan teknologi ultrasound dan pelarut laboratorium konvensional. Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan kinerja USG – dalam penelitian khusus sonikator UP400St – dengan metode tradisional dispersi nat.

Para peneliti melakukan serangkaian percobaan menggunakan teknik dispersi yang berbeda untuk mengevaluasi distribusi ukuran partikel (PSD) dan potensi zeta dari partikel semen microfine. Teknik dispersi meliputi perawatan ultrasound menggunakan SONICATOR UP400St, pelarut laboratorium berkecepatan tinggi, dan kombinasi kedua metode tersebut.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa dispersi ultrasound menggunakan sonicator UP400St mencapai distribusi ukuran partikel yang jauh lebih baik dibandingkan dengan dissolver laboratorium konvensional. Sonicator UP400St secara efektif mengurangi aglomerasi partikel semen microfine dan menghasilkan suspensi nat yang lebih homogen dan stabil. Perawatan ultrasound meningkatkan distribusi partikel yang lebih kecil, menghasilkan rentang distribusi ukuran partikel yang lebih sempit.
 

Dibandingkan metode Dispersi: Vma-Getzmann Dispermat CV-3 dissolver dilengkapi dengan disk 90-mm dan sistem rotor-stator. Perangkat ultrasound Hielscher UP400St dilengkapi dengan sonotrode H22.
(Studi dan gambar: ©Draganovic et al., 2020)

 
Selain itu, penggunaan ultrasound dalam kombinasi dengan pelarut laboratorium konvensional semakin meningkatkan efisiensi dispersi, mencapai distribusi ukuran partikel yang lebih halus dibandingkan dengan perawatan ultrasound saja. Ketika dikombinasikan, sonikasi menyediakan pencampuran mikro dan nano-dispersi, sementara pelarut berkontribusi pada pencampuran makro memastikan bahwa semua partikel masuk ke zona kavitasi ultrasonik. Hal ini memungkinkan kontrol yang lebih baik atas distribusi ukuran partikel (PSD) dan potensi zeta nat semen microfine dalam operasi batch. Saat menggunakan reaktor sel aliran, suspensi partikel melewati zona hot spot kavitasi secara otomatis sehingga pengadukan tambahan berlebihan.

Secara keseluruhan, penelitian ini menyoroti kinerja superior sonicator UP400St dalam menyebarkan nat semen microfine. Perawatan ultrasound, terutama bila dikombinasikan dengan pelarut laboratorium konvensional, menawarkan metode yang sangat efektif dan efisien untuk mencapai suspensi partikel semen microfine yang seragam dan stabil.

Perlu dicatat bahwa artikel ini memberikan perbandingan komprehensif antara ultrasound dan metode dispersi konvensional yang menyoroti kinerja sonikasi yang unggul dalam dispersi nat.
(lihat Draganović et al., 2020)
 

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 tidak hanya metode yang efektif tetapi bahkan lebih baik daripada mixer menggunakan teknik rotor-stator.
(studi dan grafik: © Draganović et al., 2020)

Beton Penelitian Dan Pengembangan

penelitian beton mencari bahan dan proses untuk:

• mengurangi biaya material dan biaya energi
• mendapatkan awal yang tinggi dan resistensi akhir
• meningkatkan kepadatan dan kekuatan tekan
• meningkatkan workability, pumpability dan finishability
• meningkatkan daya tahan dan mengurangi permeabilitas
• mengurangi retak susut, debu dan masalah delaminasi
• ketahanan kimia, misalnya resistensi sulfat

Semen Dan Mixing Beton

Ketika datang ke perbaikan dalam sifat beton, teknologi pencampuran adalah sama pentingnya dengan komposisi beton. Pencampuran adalah suatu langkah penting dalam produksi seragam, beton kualitas tinggi. Meskipun banyak pedoman dan peraturan, misalnya DIN EN 206 menutupi komposisi beton dan komponen-komponennya, proses sebenarnya pencampuran semen dan beton pencampuran yang tersisa untuk pengguna.
Hal ini menentukan, bahwa air, semen dan pencampuran yang merata dan didistribusikan ke skala yang baik dan yang aglomerat yang cukup tersebar. Cukup pendispersi atau deagglomeration hasil dalam sifat beton rendah. Karena kadar air rendah dan dosis tinggi admixtures, pencampuran beton diri pemadatan (SCC) dan kekuatan tinggi beton ultra-(UHPC) membutuhkan waktu pencampuran lebih lama atau teknologi pencampuran yang lebih efektif.

Nanomaterials Dalam Beton

Selama hidrasi produk hidrasi skala nano semen, seperti kalsium hidrat terbentuk dalam beton pengerasan. Partikel nano silika atau nanotube berubah menjadi partikel nano semen selama pemadatan beton. Partikel yang lebih kecil menyebabkan jarak partikel yang lebih pendek dan bahan yang lebih padat dan kurang berpori. Ini meningkatkan kekuatan tekan dan mengurangi permeabilitas.

Kelemahan utama dari bubuk nanosize dan bahan, meskipun, adalah kecenderungan untuk membentuk aglomerat selama pembasahan dan pencampuran. Kecuali partikel individu tersebar dengan baik, aglomerasi mengurangi permukaan partikel terkena mengarah ke sifat beton rendah.

Ultrasonic pencampuran dari Nanomaterials

Ultrasonication adalah cara yang sangat efektif untuk pencampuran, dispersing dan deagglomeration. Gambar di bawah ini menunjukkan hasil khas dari penyebaran ultrasonik silika berasap dalam air.

Mulai (hijau kurva) pada ukuran gumpalan partikel lebih dari 200 mikron (D50) sebagian besar partikel dikurangi menjadi kurang dari 200 nanometer.

Ultrasonic Mencampur Pada Setiap Skala

Hielscher menawarkan perangkat pencampuran ultrasonik untuk digunakan dalam penelitian dan pengolahan skala penuh.

Sonicators untuk Penelitian Laboratorium Dan Pengembangan

Hielscher homogenizers laboratorium ultrasonik adalah alat pencampuran yang sempurna untuk penelitian dan pengembangan pada skala laboratorium. Hielscher lab sonicators biasanya digunakan untuk pencampuran ultrasonik batch kecil. Homogenizers ultrasonik Hielscher menawarkan kontrol parameter yang akurat dan reproduktifitas yang sangat baik untuk persiapan skala up. Hal ini membuatnya mudah untuk mencampur formulasi yang berbeda dan menentukan dampak intensitas ultrasonikasi dan durasi sonikasi.

Pencampuran Inline Ultrasonik Dalam Produksi

Peralatan pencampuran ultrasonik yang diperlukan untuk peningkatan skala dapat ditentukan dengan tepat berdasarkan uji laboratorium. Untuk memproses aliran volume besar semen atau beton, ultrasonikator kinerja tinggi biasanya dioperasikan dalam mode aliran kontinu menggunakan reaktor aliran. Hal ini memungkinkan pencampuran yang sangat seragam dan pemrosesan pasta dan bubur yang sempurna – bahkan dengan viskositas yang sangat tinggi.

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami tergantung pada volume batch atau laju aliran yang akan diproses: