ცემენტის ცომის ულტრაბგერითი შერევა ბეტონისთვის
ცემენტის ცომის ულტრაბგერითი შერევა დიდ სარგებელს სთავაზობს ასაწყობი ბეტონის ნაკეთობების, მშრალი ჩამოსხმისა და ბეტონის მწარმოებელ საწარმოებს. ეს სარგებელი მოიცავს შეკვრის დაწყებისა და დასრულების უფრო მოკლე დროს, სუპერპლასტიფიკატორის ნაკლებ დოზირებას, უფრო სწრაფ და სრულ ჰიდრატაციას, ასევე კუმშვისას უფრო მაღალ სიმტკიცეს.
ბეტონის შერევის ტრადიციული ტექნოლოგიები, როგორიცაა „ტრანსპორტირებისას შერევა“ ან მბრუნავი შემრევები, ვერ უზრუნველყოფს საკმარის შერევას ცემენტის ნაწილაკებისა და სხვა ცემენტური მასალების, როგორიცაა ნაცარი ან სილიციუმის დიოქსიდი, აგლომერატების დასაშლელად და დისპერგირებისთვის. მაშინ, როდესაც ასეთი აგლომერატების გარე ნაწილაკები წყალთან კონტაქტშია, შიდა ნაწილაკების ზედაპირები მშრალი რჩება. ეს იწვევს ნელ და არასრულ ჰიდრატაციას.
ულტრაბგერითი შერევის ტექნოლოგიის სარგებელი ბეტონისთვის
ულტრაბგერითი დისპერგირება ყველაზე მოწინავე ტექნოლოგიაა სითხეებში მიკრონული და ნანომეტრული ზომის მასალების დეაგლომერაციისა და დისპერგირებისთვის. ულტრაბგერითი შერევა იყენებს კავიტაციურ ძვრის ძალებს, რომლებიც წვრილდისპერსიული მასალების შერევისას უფრო ეფექტურია, ვიდრე ტრადიციული მბრუნავი და როტორ-სტატორული შემრევები. ცემენტის, სილიციუმის დიოქსიდის, ნაცრის, პიგმენტების ან CNT-ების შემთხვევაში, ულტრაბგერითი დისპერგირება მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს ამ მასალების მახასიათებლებს, რადგან აუმჯობესებს ნაწილაკების განაწილებასა და წყალთან კონტაქტს.
ჰიდრატაციის დროს – ცემენტის წყალთან რეაქციისას – C‑S‑H‑ფაზები ნემსისებრ სტრუქტურებს წარმოქმნის. ქვემოთ მოცემული სურათები აჩვენებს ცემენტის ცომის მიკროსტრუქტურას ჰიდრატაციის დაწყებიდან 5 საათის შემდეგ. ულტრაბგერით დამუშავებულ ცემენტის ცომში C‑S‑H‑ფაზების სიგრძე თითქმის 500nm-ია, ხოლო ულტრაბგერით დაუმუშავებელ ცომში C‑S‑H‑ფაზების სიგრძე დაახლოებით 100nm-ია.
სონიკატორი UIP16000hdT სამშენებლო მასალების, როგორიცაა ცემენტი, გეოპოლიმერები ან ბეტონი, გასაფანტად.
|
ულტრაბგერითი დამუშავებით
|
ულტრაბგერითი დამუშავების გარეშე
|
|---|---|
 |
 |
| პორტლანდცემენტის ცომი (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – ვაიმარის ბაუჰაუსის უნივერსიტეტი | |
ულტრაბგერითი კავიტაციით შერევა იწვევს C‑S‑H‑ფაზების უფრო სწრაფ ზრდას.
ჰიდრატაციის ტემპერატურა
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი დამუშავების (PUS) გავლენა ცემენტის ცომის დროისა და ტემპერატურის დამოკიდებულების მრუდებზე
სიმტკიცე კუმშვისას
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი დამუშავების (PUS) გავლენა სამშენებლო ხსნარის პრიზმების სიმტკიცეზე კუმშვისას
ულტრაბგერითი იმპულსის სიჩქარე
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი დამუშავების (PUS) გავლენა ჰიდრატაციის პროცესში მყოფი ცემენტის ცომის ულტრაბგერითი იმპულსის სიჩქარეზე
C‑S‑H-ფაზების ზრდა კორელაციაშია ცემენტის ცომში არსებულ ტემპერატურასთან ჰიდრატაციის პერიოდში (დააჭირეთ მარჯვნივ მდებარე გრაფიკს). ულტრაბგერით შერეულ ცემენტის ცომში ჰიდრატაცია იწყება დაახლოებით ერთი საათით ადრე. ადრეული ჰიდრატაცია კორელაციაშია კუმშვისას სიმტკიცის უფრო ადრეულ ზრდასთან. ჰიდრატაციის სიჩქარის ზრდა შეიძლება გაიზომოს ულტრაბგერითი იმპულსის სიჩქარითაც.
ულტრაბგერითი გამდინარე შემრევი (UIP1000hdT) სამრეწველო ცემენტის შერევისთვის უწყვეტი ნაკადის რეჟიმში.
განსაკუთრებით ასაწყობი და მშრალი ჩამოსხმის ბეტონის შემთხვევაში, ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს დროს, რომლის შემდეგაც ჩამოსხმული ბეტონის ფორმიდან ამოღება შეიძლება. ბაუჰაუსის უნივერსიტეტის (გერმანია) კვლევებმა აჩვენა შეკვრის დროის შემდეგი შემცირება.
| საკონტროლო ნიმუში | განსხვ. | მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერა | |
|---|---|---|---|
| შეკვრის დასაწყისი | 5 საათი 15 წუთი | -29% | 3 საათი 45 წუთი |
| შეკვრის დასასრული | 6 საათი 45 წუთი | -33% | 4 საათი 30 წუთი |
| კონუსის ჯდენა | 122 mm (4,8″) | +30% | 158 mm (6,2″) |
ულტრაბგერითი შერევის კიდევ ერთი საინტერესო სარგებელი დენადობაზე გავლენაა. როგორც ზემოთ მოცემულ ცხრილშია ნაჩვენები, კონუსის ჯდენა დაახლოებით 30%-ით იზრდება. ეს სუპერპლასტიფიკატორების დოზირების შემცირების საშუალებას იძლევა.
ულტრაბგერითი შერევის აპარატების ინტეგრაცია ცემენტის წარმოებაში
Hielscher გთავაზობთ ულტრაბგერით შემრევებს ცემენტის, სილიციუმის დიოქსიდის, ნაცრის, პიგმენტების ან CNT-ების ეფექტური დისპერგირებისთვის. თავდაპირველად ნებისმიერი მშრალი მასალა წინასწარ უნდა შეერიოს წყალს მაღალი კონცენტრაციის, მაგრამ ტუმბოთი გადასატუმბად ვარგისი ცომის მისაღებად. Hielscher-ის ულტრაბგერითი შემრევი ახდენს ნაწილაკების დეაგლომერაციასა და დისპერგირებას კავიტაციური ძვრის მეშვეობით. შედეგად, თითოეული ნაწილაკის მთლიანი ზედაპირი სრულად არის წყალთან კონტაქტში.
ცემენტის ცომის ულტრაბგერითი დამუშავება
ცემენტის ცომის შემთხვევაში ჰიდრატაცია იწყება ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ. ამიტომ Hielscher-ის ულტრაბგერითი შემრევი უნდა გამოიყენებოდეს გამდინარე რეჟიმში, რადგან ცემენტის ცომის ხანგრძლივად შენახვა შეუძლებელია. ქვემოთ მოცემული სქემატური ნახაზი ამ პროცესს ასახავს. შემდეგ ეტაპზე შემავსებელი, როგორიცაა ქვიშა ან ხრეში, ემატება და ერევა ცემენტის ცომს. რადგან ცემენტის ნაწილაკები ამ ეტაპზე უკვე კარგად არის დისპერგირებული, ცემენტის ცომი შემავსებელს კარგად ერევა. შემდეგ ბეტონი მზადაა ასაწყობი ნაკეთობების ფორმებში ჩასასხმელად ან ტრანსპორტირებისთვის. ბეტონზე არასტაბილური მოთხოვნის შემთხვევაში უფრო უწყვეტი დამუშავებისთვის ულტრაბგერითი შემრევის გვერდით შეიძლება გამოყენებულ იქნეს ბუფერული რეზერვუარი.
გაიგეთ მეტი ცემენტის ნაწილაკების ულტრაბგერითი დეაგლომერაციის შესახებ!
სილიციუმის დიოქსიდის, ნაცრისა და ნანომასალების ულტრაბგერითი დისპერგირება
სილიციუმის დიოქსიდის, ნაცრის, პიგმენტების ან სხვა ნანომასალების, როგორიცაა ნახშირბადის ნანომილაკები, დისპერგირებას დამუშავების განსხვავებული ინტენსივობა და ენერგიის დონეები სჭირდება. ამ მიზეზით გირჩევთ ცალკე ულტრაბგერითი შემრევის გამოყენებას კარგად დისპერგირებული სუსპენზიის/ცომის მისაღებად, რომელიც შემდეგ ემატება ბეტონის ნარევს. გთხოვთ, დააჭიროთ ზემოთ მოცემულ გრაფიკას ამ პროცესის სქემატური ნახაზის სანახავად.
საწარმოო მასშტაბისთვის საჭირო ულტრაბგერითი მერევალი ზუსტად შეიძლება განისაზღვროს UIP1000hdT-ის გამოყენებით ჩატარებული საცდელი მასშტაბის ტესტების საფუძველზე, რომელიც არის 1 000-ვატიანი მძლავრი საცდელი მასშტაბის სონიკატორი. ქვემოთ მოცემული ცხრილი აჩვენებს ზოგად მოწყობილობების რეკომენდაციებს დამუშავებადი ცემენტის ხსნარის პარტიის მოცულობის ან მოცულობითი ხარჯის მიხედვით.
| პარტიის მოცულობა | მოცულობითი ხარჯი | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 0,1-დან 10L-მდე | 0,2-დან 2L/min-მდე | UIP1000hdT, UIP1500hdT |
| 10-დან 50L-მდე | 2-დან 10L/min-მდე | UIP4000hdT |
| 15-დან 150L-მდე | 3-დან 15L/min-მდე | UIP6000hdT |
| n.a. | 10-დან 50L/min-მდე | UIP16000 |
| n.a. | უფრო დიდი | კლასტერი UIP16000 |
თითოეული ულტრაბგერითი ზონდისთვის მაქსიმუმ 16kW ულტრაბგერითი შერევის სიმძლავრით, Hielscher Ultrasonics სთავაზობს დამუშავების სიმძლავრეს, რომელიც საჭიროა მაღალი მოცულობის აპლიკაციებისთვის. ეს ტექნოლოგია მარტივად ტესტირებადია და წრფივად იზრდება მასშტაბში.
ზონდის ტიპის სონიკატორი UP400ST მიკრო-წვრილი ცემენტის ხსნარის დისპერსიისთვის
(კვლევა და სურათი: ©Draganovic et al., 2020)
დაგვიკავშირდით! / დაგვისვით შეკითხვა!
ლიტერატურა / რეფერენსები
- 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.
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2022): Ultrasonic dispersion of hard dispersed ultrafine milled cement-based grout for water sealing of fractured hard rock. Construction and Building Materials, Volume 317, 2022.
- 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.
- 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.
Hielscher Ultrasonics-ი აწარმოებს მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს ლაბორატორიული დან სამრეწველო ზომამდე.