Miscelazione ad ultrasuoni della pasta di cemento per calcestruzzo

La miscelazione ad ultrasuoni della pasta di cemento offre grandi vantaggi per la prefabbricazione, il drycast e gli impianti di calcestruzzo. Questo include: Tempo di presa iniziale e finale più breve, dosaggio inferiore di superfluidificante, idratazione più rapida e completa e maggiore resistenza alla compressione.
Tecnologie tradizionali di miscelazione del calcestruzzo, quali “miscelazione su strada” o miscelatori rotativi forniscono un'azione di miscelazione insufficiente per disperdere agglomerati di particelle di cemento e altri materiali cementizi, come ceneri volanti o silice. Mentre le particelle esterne di tali agglomerati sono esposte all'acqua, le superfici interne delle particelle rimangono asciutte. Il risultato è un'idratazione lenta e incompleta.

Vantaggi della tecnologia di miscelazione ad ultrasuoni

La dispersione ad ultrasuoni è la tecnologia più avanzata per deagglomerare e disperdere nei liquidi materiali di dimensioni micron e nanometriche. La miscelazione ad ultrasuoni utilizza forze di taglio cavitazionale che sono più efficaci nella miscelazione di materiali di piccole dimensioni rispetto ai miscelatori rotativi convenzionali e ai miscelatori rotore-statore. Per il cemento, siliceceneri volanti, pigmenti o CNTle prestazioni di questi materiali sono significativamente aumentate da Dispersione ad ultrasuoniin quanto migliora la distribuzione delle particelle e il contatto con l'acqua.
Durante l'idratazione – la reazione del cemento con l'acqua – Le fasi C-S-H-fasi crescono come strutture ad ago. Le immagini seguenti mostrano la microstruttura in pasta di cemento dopo 5 ore di idratazione. Nella pasta di cemento ultrasonico, le fasi C-S-H sono lunghe quasi 500 nm, mentre nella pasta non risonante, le fasi C-S-H sono di circa 100 nm.

Microstruttura della pasta di cemento dopo 5 ore di idratazione

con elaborazione ad ultrasuoni	senza elaborazione ad ultrasuoni
Pasta di cemento Portland (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Università Bauhaus di Weimar

La miscelazione cavitazionale ad ultrasuoni porta a crescita più rapida delle fasi C-S-H-fasi C-S-H.

Temperatura di idratazione

Forza di compressione

Velocità di impulso ad ultrasuoni

C. Rössler (2009)

La crescita delle fasi C-S-H-fasi C-S-H è correlata alla temperatura della pasta di cemento durante il periodo di idratazione (cliccare sul grafico a destra). Nella pasta di cemento miscelata ad ultrasuoni, il l'idratazione inizia circa un'ora prima. L'idratazione precoce è correlata al precedente aumento della forza di compressione (fare clic sul grafico a destra). La maggiore velocità di idratazione può essere misurata anche dalla velocità dell'impulso ad ultrasuoni.

In particolare per il calcestruzzo prefabbricato e gettato a secco, questo porta a tempi notevolmente più brevi fino a quando il calcestruzzo gettato può essere prelevato dallo stampo. Studi dell'Università Bauhaus (Germania) ha mostrato quanto segue riduzione dei tempi impostati.

	Riferimento	Diff.	Potenza Ultrasuoni
Set iniziale	5 ore 15 min.	-29%	3 ore e 45 minuti
Set finale	6 ore e 45 minuti	-33%	4 ore 30 min.
Gobbo	122 mm (4,8″)	+30%	158 mm (6.2″)

Un altro interessante vantaggio della miscelazione ad ultrasuoni è l'influenza sulla fluidità. Come mostrato nella tabella precedente, il metodo aumenti di crollo del 30% circa. Questo permette di dosaggio ridotto di superfluidificanti.

Integrazione di processo dei miscelatori ad ultrasuoni

Hielscher offre miscelatori ad ultrasuoni per l'efficace dispersione del cemento, siliceceneri volanti, pigmenti o CNT. In primo luogo, qualsiasi materiale secco dovrebbe essere premiscelato con acqua per formare un'alta concentrazione. – ma con pasta pompabile. Il miscelatore ad ultrasuoni Hielscher, deagglomerati e disperde le particelle utilizzando cavitazionale cesoia. Di conseguenza, l'intera superficie di ogni particella è completamente esposta all'acqua.

Lavorazione ad ultrasuoni della pasta di cemento

Nel caso della pasta di cemento, l'idratazione inizia dopo la lavorazione ad ultrasuoni. Pertanto, il miscelatore ad ultrasuoni Hielscher deve essere utilizzato in linea, in quanto la pasta di cemento non può essere conservata per lunghi periodi. Il disegno schematico che segue illustra il processo. In una fase successiva, l'aggregato, come sabbia o ghiaia, viene aggiunto e miscelato con la pasta di cemento. Poiché le particelle di cemento sono già ben disperse in quella fase, la pasta di cemento si fonde bene con l'aggregato. Il calcestruzzo è quindi pronto per essere riempito in stampi prefabbricati o per il trasporto. Un serbatoio di frantumazione accanto al mescolatore ad ultrasuoni può essere utilizzato per trattare in modo più continuo in caso di richiesta di calcestruzzo instabile.

Dispersione ad ultrasuoni di silice, cenere volante e nanomateriali

La dispersione di siliceceneri volanti, pigmenti o altri nanomateriali, quali nanotubi di carboniorichiede altre intensità di lavorazione e livelli di energia. Per questo motivo si consiglia di utilizzare un miscelatore ad ultrasuoni separato per produrre un impasto ben disperso che viene poi aggiunto al conglomerato cementizio. Fare clic sul grafico qui sopra per un disegno schematico di questo processo.

L'apparecchiatura di miscelazione ad ultrasuoni necessaria per la pesatura può essere determinata con precisione sulla base di test su scala pilota utilizzando un'unità di misura a ultrasuoni. Set UIP1000hd (1.000 watt). La tabella seguente riporta le raccomandazioni generali dell'apparecchio in funzione del volume del lotto o della portata della pasta cementizia da lavorare.