ულტრაბგერითი შერევა მაღალი ხარისხის ბეტონისთვის
მიკრო და ნანოსილიკის ან ნანომილების გამოყენება იწვევს მაღალი ხარისხის ბეტონის კომპრესიულ სიმტკიცეს. ულტრაბგერითი არის ეფექტური საშუალება ცემენტში ან ბეტონში ნანომასალების შერევის, დასველებისა და დასაშლელად.
მიკრო სილიციუმი დღეს ფართოდ გამოიყენება ბეტონში, რაც იწვევს უფრო მაღალ კომპრესიულ სიმტკიცეს ან წყალსა და ქიმიურ რეზისტენტულ ბეტონებს. ამან შეიძლება შეამციროს მატერიალური ხარჯები და ენერგიის მოხმარება. ახალი ნანომასალები, როგორიცაა ნანო სილიციუმი ან ნანომილები იწვევს წინააღმდეგობის და სიძლიერის შემდგომ გაუმჯობესებას. მაგრამ ნანომასალების სრული პოტენციალის გამოსავლენად საჭიროა საიმედო და ეფექტური დისპერსიის ტექნიკა. ზონდის ტიპის sonicators არის ყველაზე საიმედო და ეფექტური ტექნიკა ნანო-დისპერსიის წარმოებისთვის, თუნდაც ძლიერ ბლანტი და პასტის მსგავსი ხსნარებში, როგორიცაა ცემენტი და ბეტონი.
მიკროფინირებული ცემენტის დისპერსია ულტრაბგერითი მიქსერებით
დრაგანოვიჩის მკვლევარმა ჯგუფმა წარმოადგინა კვლევითი სტატია, ავტორები იკვლევენ ცემენტის მიკრონაღების დისპერსიას ულტრაბგერითი ტექნოლოგიისა და ჩვეულებრივი ლაბორატორიული გამხსნელების გამოყენებით. კვლევის მიზანია ულტრაბგერითი მუშაობის შედარება – კვლევაში კონკრეტულად sonicator UP400St – ხრეშის დისპერსიის ტრადიციული მეთოდებით.
მკვლევარებმა ჩაატარეს ექსპერიმენტების სერია სხვადასხვა დისპერსიული ტექნიკის გამოყენებით ნაწილაკების ზომის განაწილების (PSD) და ცემენტის წვრილ ცემენტის ნაწილაკების ზეტა პოტენციალის შესაფასებლად. დისპერსიის ტექნიკა მოიცავს ულტრაბგერით მკურნალობას UP400St sonicator-ის, მაღალსიჩქარიანი ლაბორატორიული გამხსნელების გამოყენებით და ორივე მეთოდის კომბინაციას.
შედეგებმა აჩვენა, რომ ულტრაბგერითი დისპერსიამ sonicator UP400St-ის გამოყენებით მიაღწია მნიშვნელოვნად უკეთეს ნაწილაკების ზომის განაწილებას ჩვეულებრივ ლაბორატორიულ გამხსნელებთან შედარებით. Sonicator UP400St ეფექტურად ამცირებს ცემენტის მიკროწვრილი ნაწილაკების აგლომერაციას და აწარმოებს უფრო ერთგვაროვან და სტაბილურ გრუტის სუსპენზიას. ულტრაბგერითი მკურნალობა აუმჯობესებს მცირე ნაწილაკების განაწილებას, რის შედეგადაც ნაწილაკების ზომის განაწილების დიაპაზონი ვიწროა.

დისპერსიის შედარებითი მეთოდები: Vma-Getzmann Dispermat CV-3 გამხსნელი, რომელიც აღჭურვილია 90 მმ-იანი დისკით და როტორ-სტატორის სისტემით. Hielscher UP400St ულტრაბგერითი მოწყობილობა აღჭურვილია H22 sonotrode-ით.
(შესწავლა და სურათები: ©Draganovic et al., 2020)
გარდა ამისა, ულტრაბგერის გამოყენება ჩვეულებრივ ლაბორატორიულ გამხსნელებთან ერთად კიდევ უფრო აუმჯობესებს დისპერსიის ეფექტურობას, რაც ნაწილაკების ზომის უფრო წვრილ განაწილებას აღწევს მარტო ულტრაბგერით მკურნალობასთან შედარებით. როდესაც კომბინირებულია, sonication უზრუნველყოფს მიკრო-შერევას და ნანო-დისპერსიას, ხოლო გამხსნელი ხელს უწყობს მაკრო-შერევას, რაც უზრუნველყოფს ყველა ნაწილაკს ულტრაბგერითი კავიტაციის ზონაში. ეს იძლევა უკეთეს კონტროლს ნაწილაკების ზომის განაწილებაზე (PSD) და ცემენტის ზეტა პოტენციალს სერიული მუშაობისას. ნაკადის უჯრედის რეაქტორის გამოყენებისას, ნაწილაკების სუსპენზია ავტომატურად გადის კავიტაციური ცხელი წერტილის ზონას ისე, რომ დამატებითი შერევა ზედმეტია.
მთლიანობაში, კვლევა ხაზს უსვამს sonicator UP400St-ის მაღალ ეფექტურობას ცემენტის წვრილ ნაღების დისპერსიაში. ულტრაბგერითი მკურნალობა, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც კომბინირებულია ჩვეულებრივ ლაბორატორიულ გამხსნელებთან, გვთავაზობს უაღრესად ეფექტურ და ეფექტურ მეთოდს მიკროწვრილი ცემენტის ნაწილაკების ერთიანი და სტაბილური სუსპენზიის მისაღწევად.
აღსანიშნავია, რომ სტატიაში მოცემულია ყოვლისმომცველი შედარება ულტრაბგერითი და ჩვეულებრივი დისპერსიის მეთოდებს შორის, რაც ხაზს უსვამს ხრეშის დისპერსიაში სონიკაციის მაღალ შესრულებას.
(შდრ. Draganovic et al., 2020)

ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორი UP400St შედარებულია ცემენტის ხრეშის დისპერსიულ ეფექტურობასთან დაკავშირებით, დისკით აღჭურვილი ჩვეულებრივი ლაბორატორიული მიქსერით და როტორ-სტატორის ტექნიკის გამოყენებით. კვლევამ აჩვენა, რომ ულტრაბგერითი დისპერსია არა მხოლოდ ეფექტური მეთოდია, არამედ უკეთესია, ვიდრე მიქსერი როტორ-სტატორის ტექნიკით.
(შესწავლა და გრაფიკა: © Draganović et al., 2020)
კონკრეტული კვლევა და განვითარება
კონკრეტული კვლევა ეძებს მასალებს და პროცესებს:
- შეამციროს მატერიალური და ენერგიის ხარჯები
- მიიღეთ მაღალი საწყისი და საბოლოო წინააღმდეგობა
- გააუმჯობესოს სიმკვრივე და კომპრესიული ძალა
- აუმჯობესებს შრომისუნარიანობას, ტუმბოს და დასრულებას
- გააუმჯობესოს გამძლეობა და შეამციროს გამტარიანობა
- შეამციროს შეკუმშვის ბზარები, მტვრის და დელამინაციის პრობლემები
- ქიმიური წინააღმდეგობა, მაგ. სულფატის წინააღმდეგობა
ცემენტისა და ბეტონის შერევა
როდესაც საქმე ეხება ბეტონის თვისებების გაუმჯობესებას, შერევის ტექნოლოგია ისეთივე მნიშვნელოვანია, როგორც ბეტონის შემადგენლობა. შერევა აუცილებელი ეტაპია ერთიანი, მაღალი ხარისხის ბეტონის წარმოებაში. მიუხედავად იმისა, რომ მრავალი სახელმძღვანელო და რეგლამენტი, მაგ. DIN EN 206 მოიცავს ბეტონის შემადგენლობას და მის კომპონენტებს, ცემენტის შერევისა და ბეტონის შერევის რეალური პროცესი მომხმარებლისთვისაა დარჩენილი.
გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს, რომ წყალი, ცემენტი და დანამატები თანაბრად იყოს დანაწილებული და განაწილებული იყოს წვრილად, ხოლო აგლომერატები საკმარისად იყოს გაფანტული. არასაკმარისი დაშლა ან დეაგლომერაცია იწვევს ბეტონის დაქვეითებულ თვისებებს. წყლის დაბალი შემცველობისა და დანამატების მაღალი დოზირების გამო, თვითდატკეპნილი ბეტონის (SCC) და ულტრა მაღალი სიმტკიცის ბეტონის (UHPC) შერევა მოითხოვს უფრო მეტ დროს ან შერევის უფრო ეფექტურ ტექნოლოგიას.
ნანომასალები ბეტონში
ცემენტის ნანომასშტაბიანი ჰიდრატაციის დროს, გამაგრებულ ბეტონში წარმოიქმნება კალციუმის ჰიდრატები. სილიციუმის ნანო ნაწილაკები ან ნანომილები ბეტონის გამაგრების დროს გადაიქცევა ცემენტის ნანო ნაწილაკებად. მცირე ნაწილაკები იწვევს ნაწილაკების უფრო მოკლე მანძილს და უფრო მკვრივ და ნაკლებად ფოროვან მასალას. ეს ზრდის კომპრესიულ ძალას და ამცირებს გამტარიანობას.
თუმცა, ნანო ზომის ფხვნილისა და მასალების მთავარი მინუსი არის აგლომერატების წარმოქმნის ტენდენცია დატენიანებისა და შერევის დროს. თუ ცალკეული ნაწილაკები კარგად არ არის გაფანტული, აგლომერაცია ამცირებს ნაწილაკების ღია ზედაპირს, რაც იწვევს ბეტონის დაქვეითებულ თვისებებს.
ნანომასალების ულტრაბგერითი შერევა
ულტრაბგერითი არის ძალიან ეფექტური საშუალება შერევის, დაშლისა და დეაგლომერაციისთვის. ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს წყალში გაჟღენთილი სილიციუმის ულტრაბგერითი დისპერსიის ტიპურ შედეგს.
დაწყებული (მწვანე მრუდი) აგლომერატის ნაწილაკების ზომით 200 მიკრონზე მეტი (D50) ნაწილაკების უმეტესობა შემცირდა 200 ნანომეტრზე ნაკლებამდე.
ულტრაბგერითი შერევა ნებისმიერი მასშტაბით
Hielscher გთავაზობთ ულტრაბგერითი შერევით მოწყობილობებს კვლევისა და სრულმასშტაბიანი დამუშავებისთვის.
Sonicators ლაბორატორიული კვლევისა და განვითარებისთვის
Hielscher ულტრაბგერითი ლაბორატორიული ჰომოგენიზატორები არის შესანიშნავი შერევის ინსტრუმენტი ლაბორატორიული მასშტაბის კვლევისა და განვითარებისთვის. Hielscher lab sonicators ჩვეულებრივ გამოიყენება მცირე პარტიების ულტრაბგერითი შერევისთვის. Hielscher ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები გვთავაზობენ პარამეტრის ზუსტ კონტროლს და შესანიშნავ რეპროდუცირებას სასწორის მოსამზადებლად. ეს აადვილებს სხვადასხვა ფორმულირებების შერევას და განსაზღვრავს ულტრაბგერითი გამოსხივების ინტენსივობას და ხანგრძლივობას.
ულტრაბგერითი შიდა შერევა წარმოებაში
ულტრაბგერითი შერევის მოწყობილობა, რომელიც საჭიროა მასშტაბის გაზრდისთვის, შეიძლება ზუსტად განისაზღვროს ლაბორატორიული ტესტის საფუძველზე. ცემენტის ან ბეტონის დიდი მოცულობის ნაკადების დასამუშავებლად, მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითები ჩვეულებრივ მუშაობენ უწყვეტი ნაკადის რეჟიმში დინების რეაქტორების გამოყენებით. ეს საშუალებას იძლევა უაღრესად ერთგვაროვანი შერევა და პასტებისა და ნაღების უნაკლო დამუშავება – თუნდაც ძალიან მაღალი სიბლანტის დროს.
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გაძლევთ მითითებას ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების დამუშავების სავარაუდო სიმძლავრის შესახებ, რაც დამოკიდებულია დასამუშავებელი სერიის მოცულობაზე ან ნაკადის სიჩქარეზე:
სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
---|---|---|
1-დან 500 მლ-მდე | 10-დან 200 მლ/წთ-მდე | UP100H |
10-დან 2000 მლ-მდე | 20-დან 400 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400 ქ |
0.1-დან 20ლ-მდე | 0.2-დან 4ლ/წთ-მდე | UIP2000hdT |
10-დან 100 ლ-მდე | 2-დან 10ლ/წთ-მდე | UIP4000hdT |
15-დან 150 ლ-მდე | 3-დან 15 ლ/წთ-მდე | UIP6000hdT |
na | 10-დან 100ლ/წთ-მდე | UIP16000 |
na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
Დაგვიკავშირდით! / Გვკითხე ჩვენ!
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- 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.
- Mahmood Amani, Salem Al-Juhani, Mohammed Al-Jubouri, Rommel Yrac, Abdullah Taha (2016): Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2; 2016.
- 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.
ცემენტის შიდა შერევა Sonicator-ის გამოყენებით
Hielscher ულტრაბგერითი მიქსერები, როგორც წესი, დამონტაჟებულია ხაზზე. მასალა გადატუმბულია ულტრაბგერითი რეაქტორის ჭურჭელში. იქ ის ექვემდებარება ინტენსიურ ულტრაბგერით კავიტაციას. Inline sonication გამორიცხავს გვერდის ავლით, რადგან ყველა ნაწილაკი გადის შერევის კამერას განსაზღვრული ბილიკის შემდეგ. ამიტომ, ულტრაბგერითი, როგორც წესი, ცვლის ნაწილაკების ზომის განაწილების მრუდს, ვიდრე აფართოებს მას.
გამძლე და ადვილად გასაწმენდი
ულტრაბგერითი შერევის რეაქტორი შედგება ნაკადის უჯრედისა და სონოტროდებისგან. საკისრები არ არის საჭირო. ნაკადის უჯრედის რეაქტორებს (უჟანგავი ფოლადი) აქვთ მარტივი გეომეტრია და ადვილად შეიძლება დაიშალა და გაიწმინდოს. არ არის პატარა ხვრელები ან ფარული კუთხეები.
სხვა პროგრამები ულტრაბგერითი ცემენტისა და ბეტონისთვის
Hielscher-ის ულტრაბგერითი მოწყობილობების გამოყენება ცემენტებისა და ბეტონების მომზადებაში არ შემოიფარგლება მხოლოდ ცემენტის პრემიქსების ან ბეტონების შერევითა და დაშლით. ულტრაბგერა არის ძალიან ეფექტური საშუალება სითხეებისა და ნალექების გაჟონვისთვის. ეს ამცირებს გამაგრების შემდეგ ბეტონში ჩარჩენილ გაზის ბუშტების რაოდენობას და მოცულობას.
ულტრაბგერითი საცრის შეკერები გააუმჯობესოს მცირე ნაწილაკებისთვის ფხვნილის გაცრის გამტარუნარიანობა და ხარისხი. Hielscher გთავაზობთ ულტრაბგერითი აჟიტირებულ საცერებს ლაბორატორიული და სამრეწველო გამოყენებისთვის.
კონკრეტული ფონური ინფორმაცია
ბეტონი შედგება ცემენტისგან, მაგ., პორტლანდცემენტისა და სხვა ცემენტის მასალებისგან, როგორიცაა ნაცარი და წიდის ცემენტი, აგრეგატი (ხრეში, კირქვა, გრანიტი, ქვიშა), წყალი და ქიმიური დანამატები. ტიპიური მინარევები მოიცავს ამაჩქარებლებს ან შემნელებელს, პლასტიზატორებს, პიგმენტებს, სილიციუმის ორთქლს ან მაღალი რეაქტიულობის მეტაკაოლინს (HRM). მიკრო სილიციუმი არის ტიპიური დანამატი ბეტონში. მისი მინუსი არის მისი შედარებით მაღალი ღირებულება და დაბინძურება, რომელიც გავლენას ახდენს ოპერატორებისა და მუშაკების ჯანმრთელობაზე.