高性能コンクリートのための超音波混合

マイクロシリカやナノシリカ、ナノチューブを用いることで、高性能コンクリートの圧縮強度が向上します。超音波処理は、セメントまたはコンクリート中のナノ材料の混合、湿潤および分散のための効果的な手段である。
 

工業用セメント工場マイクロシリカは今日、コンクリートに広く使用されており、より高い圧縮強度または耐水性および耐薬品性コンクリートにつながります。これにより、材料費とエネルギー使用量を削減できます。ナノシリカやナノチューブなどの新しいナノ材料は、耐性と強度のさらなる向上につながります。しかし、ナノ材料の可能性を最大限に引き出すためには、信頼性が高く効率的な分散技術が必要です。プローブ型超音波処理器は、セメントやコンクリートなどの粘性が高くペースト状のスラリーでもナノ分散液を生成するための最も信頼性が高く効果的な技術です。

超音波ミキサーによる微粒子セメントグラウト分散液

Draganovićの研究チームは、現在の研究論文であり、著者らは超音波技術と従来の実験室溶解剤を使用して微微粒子セメントグラウトの分散を調査しています。この研究は、超音波の性能を比較することを目的としています – 研究で特に超音波装置 UP400St – グラウト分散の伝統的な方法で。

研究者らは、さまざまな分散技術を使用して一連の実験を行い、微粒子セメント粒子の粒度分布(PSD)とゼータ電位を評価しました。分散技術には、超音波処理装置UP400Stを使用した超音波処理、高速ラボ用溶解装置、および両方の方法の組み合わせが含まれます。

ナノ粒子をセメントペーストに混合するための16,000ワットの分散能力を備えた超音波分散機MultiSonoReactor。

MultiSonoReactor MSR-4:高性能セメントおよびコンクリートの工業用インライン生産のための超音波インライン分散。

結果は、超音波装置UP400Stを使用した超音波分散が、従来の実験室用溶解装置と比較して有意に良好な粒度分布を達成したことを示しました。超音波装置 UP400St 微粒子セメント粒子の凝集を効果的に減少させ、より均質で安定したグラウト懸濁液を生成します。超音波処理は、より小さな粒子の分布を改善し、その結果、より狭い粒度分布範囲をもたらす。
 

超微細セメントグラウトは、ヒールシャーソニケーターUP400Sを使用して最も効率的かつ確実に分散されます。比較研究では、プローブ型超音波発生器は、ローターステーター分散機およびディスク溶解器を明らかに優れていた。

分散方法の比較:3mmディスクとローターステーターシステムを備えたVma-Getzmann Dispermat CV-90ディゾルバー。 ヒールシャーUP400St超音波装置 H22ソノトロードを装備。
(研究と写真:©Draganovic et al., 2020)

 
また、従来のラボ用溶解機と超音波を併用することで、分散効率がさらに向上し、超音波治療のみの場合よりもさらに細かい粒度分布が得られます。組み合わせると、超音波処理はマイクロミキシングとナノ分散を提供し、溶解剤はマクロミキシングに貢献し、すべての粒子が超音波キャビテーションゾーンに入るようにします。これにより、バッチ操作でマイクロファインセメントグラウトの粒度分布(PSD)とゼータ電位をより適切に制御できます。フローセル反応器を使用する場合、粒子懸濁液は自動的にキャビテーションホットスポットゾーンを通過するため、追加の攪拌は不要になります。

全体として、この研究は、マイクロファインセメントグラウトの分散における超音波装置UP400Stの優れた性能を強調しています。超音波処理は、特に従来の実験室用溶解剤と組み合わせると、微粒子セメント粒子の均一で安定した懸濁を達成するための非常に効果的かつ効率的な方法を提供します。

この記事が超音波と従来の分散法との包括的な比較を提供し、グラウト分散における超音波処理の優れた性能を強調していることは注目に値します。
(cf. Draganović et al., 2020)
 

Ultrasonic homogenization gave the best results for Portland cement gout dispersion when compared to a lab mixer equipped with a disk, and a rotor-stator mixer.

超音波ホモジナイザーUP400St は、セメントグラウトの分散効率に関して、ディスクを装備した通常の実験室用ミキサーと、ローターステーター技術を使用して比較されます。この研究は、超音波分散が効果的な方法であるだけでなく、ローター - ステーター技術を用いたミキサーよりもさらに優れていることを示しました。
(study and graphic: © Draganović et al., 2020)

資料請求




私たちの注意点 プライバシーポリシー.


 

ビデオは、超音波ホモジナイザー(UP400St、ヒールシャー超音波)を使用して、エポキシ樹脂(Toolcraft L)の250mL中のグラファイトの超音波混合および分散を示しています。ヒールシャー超音波は、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、ナノワイヤまたはフィラーを実験室または大量生産プロセスで分散させる装置を製造しています。典型的な用途は、官能基化プロセス中のナノ材料およびマイクロ材料の分散、または樹脂またはポリマーへの分散である。

超音波ホモジナイザーUP400St(400ワット)を使用してエポキシ樹脂とグラファイトフィラーを混合します

Video Thumbnail

 

具体的な研究開発

具体的な研究では、次のための材料とプロセスを探します。

  • 材料費とエネルギーコストを削減
  • 高い初期抵抗と最終抵抗を得る
  • 密度と圧縮強度の向上
  • 作業性、ポンプ圧送性、仕上げ性の向上
  • 耐久性の向上と透過性の低減
  • 収縮亀裂、ダスティング、層間剥離の問題を軽減
  • 耐薬品性(例:耐硫酸塩性)

セメントとコンクリートの混合

混合が不十分な場合、コンクリートの特性が劣ります。コンクリートの特性の改善に関しては、混合技術はコンクリート組成と同じくらい重要です。混合は、均一で高品質のコンクリートを製造する上で不可欠なステップです。DIN EN 206などの多くのガイドラインや規制は、コンクリートとその成分の組成をカバーしていますが、セメント混合とコンクリート混合の実際のプロセスはユーザーに任されています。
水、セメント、混和剤が均一に分散され、微細なスケールまで分布し、凝集体が十分に分散していることが決定的です。分散や解凝集が不十分な場合、コンクリートの特性が劣ります。含水率が低く、混和剤の投与量が多いため、自己充填コンクリート(SCC)と超高強度コンクリート(UHPC)の混合には、より長い混合時間またはより効果的な混合技術が必要です。

コンクリート中のナノ材料

セメントの水和中に、硬化コンクリートにカルシウム水和物などのナノスケールの水和生成物が形成されます。シリカまたはナノチューブのナノ粒子は、コンクリートの凝固中にセメントのナノ粒子に変わります。粒子が小さいほど、粒子距離が短くなり、材料の密度が高く、多孔質が少なくなります。これにより、圧縮強度が向上し、透過性が低下します。

しかし、ナノサイズの粉末や材料の主な欠点は、湿潤や混合中に凝集体を形成する傾向があることです。個々の粒子が十分に分散されていない限り、凝集によって露出した粒子表面が減少し、コンクリートの特性が低下します。

ナノ粒子の解凝集およびセメントおよびコンクリートへのナノ材料の信頼性の高い均一な分散のための超音波装置

超音波プロセッサUIP16000は、セメントとコンクリートを分散させるための高性能ホモジナイザーです

プレキャスト、ドライキャスト、コンクリートプラント用のセメントペーストの超音波混合の利点の詳細については、ここをクリックしてください。

ナノ材料の超音波混合

超音波処理は、混合、分散および解凝集のための非常に効果的な手段である。下の写真は、水中のヒュームドシリカの超音波分散の典型的な結果を示しています。

ヒュームスリカ(マイクロシリカ)の超音波混合

200ミクロン(D50)を超える凝集粒子サイズ(緑色の曲線)から開始すると、ほとんどの粒子は200ナノメートル未満に減少しました。

あらゆる規模での超音波混合

ヒールシャーは、研究および本格的な処理で使用するための超音波混合装置を提供しています。

実験室の研究開発のための超音波装置

ヒールシャー超音波実験室用ホモジナイザーは、実験室規模での研究開発に最適な混合ツールです。ヒールシャーラボ用超音波発生器は、通常、小ロットの超音波混合に使用されます。ヒールシャー超音波ホモジナイザーは、スケールアップの準備のための正確なパラメータ制御と優れた再現性を提供します。これにより、異なる製剤を混合し、超音波処理の強度と超音波処理の持続時間の影響を簡単に判断できます。

生産における超音波インライン混合

すぐに使用できるコンクリートスケールアップに必要な超音波混合装置は、実験室試験に基づいて正確に決定することができます。セメントまたはコンクリートの大量の流れを処理するために、高性能超音波装置は通常、フロースルー反応器を使用して連続フローモードで操作されます。これにより、非常に均一な混合と、ペーストやスラリーの完璧な処理が可能になります – 非常に高い粘度でも。

ナノシリカの超音波分散:ヒールシャー超音波ホモジナイザーUP400Stは、シリカナノ粒子を迅速かつ効率的に均一なナノ分散液に分散させる。

超音波装置を使用したナノシリカの超音波分散 UP400St

Video Thumbnail

以下の表は、処理するバッチ量または流量に応じた超音波装置のおおよその処理能力を示しています。

バッチボリューム流量推奨デバイス
1〜500mL10〜200mL/分UP100Hシリーズ
10〜2000mL20〜400mL/minUP200HT, UP400セント
0.1〜20L0.2〜4L / minUIP2000hdT
10〜100L2〜10L/minUIP4000hdt
15〜150L3〜15L/minUIP6000hdT
N.A.さん10〜100L/minUIP16000
N.A.さん大きいクラスタ UIP16000

Contact Us! / Ask Us!

詳細情報を求める

超音波ミキサー、セメント関連の用途、技術データ、価格に関する追加情報をリクエストするには、以下のフォームを使用してください。私たちはあなたとあなたのセメント混合プロセスについて話し合い、あなたの要件を満たす超音波高せん断ミキサーを提供できることを嬉しく思います!









私たちの注意点 プライバシーポリシー.


文献・参考文献


超音波処理機を用いたセメントのインライン混合

超音波混合 - フローチャートヒールシャー超音波ミキサーは通常、インラインで設置されています。材料は超音波反応器容器にポンプで送られます。そこでは、激しい超音波キャビテーションにさらされています。インライン超音波処理は、すべての粒子が定義された経路に従って混合チャンバーを通過するときにバイパスを排除します。したがって、超音波処理は通常、粒度分布曲線を広げるのではなく、シフトさせます。

堅牢でお手入れが簡単

超音波フローセル反応器 液体の超音波処理用のステンレス鋼製。超音波混合反応器は、フローセルとソノトロードで構成されています。ベアリングは必要ありません。フローセルリアクター(ステンレス鋼)は、形状がシンプルで、簡単に分解および洗浄できます。小さなオリフィスや隠れた角はありません。

セメントおよびコンクリートのための超音波の他の用途

セメントおよびコンクリートの調製におけるヒールシャー超音波装置の使用は、セメントプレミックスまたはコンクリートの混合および分散に限定されない。超音波は、液体やスラリーの脱気に非常に効果的な手段です。これにより、硬化後にコンクリートに閉じ込められる気泡の数と量が減少します。
超音波ふるい振とう機 小さな粒子の粉末ふるい分けのスループットと品質を向上させます。ヒールシャーは、実験室および産業用途向けの超音波攪拌ふるいを提供しています。

具体的な背景情報

コンクリートは、セメント、例えばポルトランドセメント、フライアッシュやスラグセメント、骨材(砂利、石灰岩、花崗岩、砂)、水、化学混和剤などの他のセメント系材料で構成されています。典型的な混和剤には、促進剤または遅延剤、可塑剤、顔料、シリカフュームまたは高反応性メタカオリン(HRM)が含まれます。マイクロシリカは、コンクリートの典型的な混和剤です。その欠点は、コストが比較的高く、汚染がオペレーターや労働者の健康に影響を与えることです。

私たちはあなたのプロセスについて喜んで話し合います。

Let's get in contact.