Power Ultrasonics를 이용한 시멘트 입자 응집 제거
프로브 형 초음파 발생기는 시멘트 입자의 응집 제거에 자주 사용됩니다. 이 방법은 그라인딩 매체의 필요성을 없애고, 여과 및 집중적인 세척을 불필요하게 하여 공정을 단순화하며, 효율적인 입자 크기 감소를 제공합니다. 또한 초음파 처리는 분산제에 대한 의존도를 줄이고 보다 작고 에너지 효율적인 장비를 사용하므로 시멘트 입자 분산 및 응집 제거에 매우 유리한 솔루션입니다.
시멘트 입자의 초음파 응집 제거의 장점
시멘트는 건축에서 가장 필수적인 재료 중 하나이며 결합 특성으로 인해 널리 사용됩니다. 그러나 최적의 성능을 달성하려면 응집된 입자가 시멘트 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있으므로 균일한 입자 분포가 필요합니다. 초음파 응집 제거는 이러한 문제를 해결하기 위한 강력한 기술로 부상했습니다.
고처리량 시멘트 입자 응집체를 위한 산업용 초음파 발생기.
- 향상된 입자 분산: 초음파 응집 제거는 시멘트 입자를 효과적으로 분산시켜 균일한 입자 크기 분포를 보장합니다. 이러한 균일성은 시멘트질 재료에서 일관된 강도와 내구성을 달성하는 데 매우 중요합니다.
- 수분 공급 개선: 응집되지 않은 입자의 증가된 표면적은 수화 과정을 향상시켜 최종 제품에서 더 나은 결합과 더 높은 강도로 이어집니다. 개선된 수화는 또한 시멘트 매트릭스의 불완전한 반응과 약한 부분의 위험을 줄입니다.
- 작업성 향상: 잘 분산된 시멘트 입자는 더 작업 가능한 혼합물을 생성하여 혼합, 붓기 및 마감을 더 쉽게 만듭니다. 이를 통해 작업성을 개선하면 건설 시간을 단축하고 인건비를 절감할 수 있습니다.
- 향상된 기계적 성질: 초음파 응집 해제는 시멘트 기반 재료에서 더 조밀하고 균질한 미세 구조의 개발에 기여합니다. 그 결과 압축 및 인장 강도와 같은 기계적 특성이 향상됩니다.
- 첨가제 사용량 감소: 초음파 응집체를 통해 더 나은 분산을 달성함으로써 화학 분산제 및 기타 첨가제의 필요성을 최소화할 수 있습니다. 이는 비용을 절감할 뿐만 아니라 시멘트 생산이 환경에 미치는 영향도 줄입니다.
- 비용 효율성: 산업용 초음파기에 대한 초기 투자에 관계없이 제품 품질 향상, 첨가제 사용 감소 및 성능 향상의 장기적인 이점으로 인해 시멘트 산업을위한 비용 효율적인 솔루션이 됩니다.
| 비교 측면 | 시멘트 입자를 위한 볼 밀링 | 시멘트 입자에 대한 초음파 응집 제거 |
|---|---|---|
| 메서드 | 강철 또는 실리카 볼을 연삭 매체로 사용 | 고강도 초음파를 사용하여 음향 캐비테이션과 초음파 기계적 전단력을 생성합니다. |
| 그라인딩 미디어 교체 | 강철 또는 실리카 볼의 잦은 교체 | 연삭 매체가 없어 교체 비용 절감 |
| 후공정 여과 | 연삭 매체를 여과하는 데 필요 | 필요하지 않으며 프로세스를 단순화합니다. |
| 청소 요구 사항 | 노동 집약적이고 시간이 많이 소요되는 밀링 매체 및 챔버 세척 | 최소한의 세척, 초음파 프로브는 유지 보수가 더 쉽습니다. |
| Fine Particle Range에서의 효율성 | 0의 입자에 대해 비효율적입니다. – 100μm 범위, 시간 소모 | 0을 포함한 미세한 입자 크기에 매우 효과적입니다. – 100 μm 범위 |
| 분산제 요구 사항 | 많은 양의 분산제 필요 | 강력한 캐비테이션과 전단력으로 인한 분산제의 필요성 감소 |
| 장비 특성 | 크고, 부피가 크고, 에너지 비효율적이며, 광범위한 유지 보수 및 청소가 필요합니다. | 컴팩트하고 에너지 효율적이며 유지 보수가 적고 다루기 쉽고 작동이 안전합니다. |
사례 연구: 초음파 믹서를 사용한 Microfine Cement Grout Dispersion
Draganović가 이끄는 연구팀은 초음파 기술을 사용하여 기존 실험실 용해제와 비교하여 미세 시멘트 그라우트의 분산에 대한 포괄적인 조사를 제시합니다. 이 연구는 특히 전통적인 그라우트 분산 방법과 관련하여 초음파 발생기 UP400St의 성능에 중점을 둡니다.
연구원들은 미세 시멘트 입자의 입자 크기 분포(PSD) 및 제타 전위를 평가하기 위해 다양한 분산 기술을 사용하여 일련의 실험을 수행했습니다. 평가 된 기술에는 UP400St 초음파 발생기를 사용한 초음파 처리, 고속 실험실 용해기 및 두 가지 방법의 조합이 포함됩니다.
연구 결과에 따르면 UP400St 초음파 발생기를 사용한 초음파 분산은 기존 실험실 용해제에 비해 입자 크기 분포를 크게 향상시킵니다. 초음파 발생기 UP400St는 미세 시멘트 입자의 응집을 효과적으로 완화하여보다 균질하고 안정적인 그라우트 현탁액을 생성합니다. 초음파 처리는 더 작은 입자의 분포를 개선하여 입자 크기 분포 범위를 좁힙니다.
초음파 균질화 기 UP400St는 시멘트 그라우트의 분산 효율에 대해 디스크가 장착 된 일반 실험실 믹서와 비교하고 로터 - 스테이터 기술을 사용합니다. 이 연구는 초음파 분산이 효과적인 방법 일뿐만 아니라 회 전자 - 고정자 기술을 사용하는 믹서보다 훨씬 우수하다는 것을 보여주었습니다.
(연구 및 그래픽: © Draganović et al., 2020)
또한 초음파를 기존의 실험실 용해제와 결합하면 분산 효율이 향상되어 초음파 처리만 사용하는 것보다 훨씬 더 미세한 입자 크기 분포를 얻을 수 있습니다. 이 조합을 통해 배치 작업에서 미세 시멘트 그라우트의 PSD 및 제타 전위를 보다 효과적으로 제어할 수 있습니다. 연속 흐름 시스템에서 입자 현탁액은 자동으로 캐비테이션 핫스팟 영역을 통과하므로 추가 교반이 필요하지 않습니다.
이 연구는 초음파 발생기 UP400St가 미세 시멘트 그라우트를 분산시키는 데 탁월한 성능을 발휘한다는 것을 강조합니다. 초음파 처리는 특히 기존의 실험실 용해제와 결합할 때 미세 시멘트 입자의 균일하고 안정적인 현탁을 달성하기 위한 효과적이고 효율적인 방법을 제공합니다.
이 연구는 초음파와 기존 분산 방법을 자세히 비교하여 그라우트 분산에서 초음파 처리의 우수한 효능을 강조합니다.
(Draganović et al., 2020 참조)
비교 분산 방법: 90mm 디스크, 회전자-고정자(R/S) 시스템이 장착된 Vma-Getzmann Dispermat CV-3 용해기 및 Hielscher UP400St 초음파 발생기는 H22 sonotrode를 갖추고 있습니다.
(연구 및 사진: ©Draganovic et al., 2020)
시멘트 산업에서 초음파 발생기의 응용
시멘트 입자 및 그라우트에서 고출력 초음파의 유리한 효과를 활용하여 응집 제거는 시멘트 산업의 수많은 응용 분야를 열어 재료 특성과 최종 제품 품질을 향상시킬 수 있습니다.
- 시멘트 입자의 습식 밀링: 프로브 형 초음파 처리는 시멘트 입자를 밀링하는 매우 효과적이고 에너지 효율적인 방법입니다. 시멘트의 초음파 습식 밀링에 대해 자세히 알아보십시오!
- 고성능 콘크리트 생산: 프로브 형 초음파 발생기는 미세한 시멘트 입자와 플라이 애쉬 및 실리카 흄과 같은 보조 시멘트 재료의 균일 한 분산을 보장하여 고성능 콘크리트를 생산하는 데 사용됩니다. 이는 우수한 기계적 특성과 내구성을 가진 콘크리트로 이어집니다.
- 나노 복합체의 개발: 연구 개발에서 프로브 형 초음파 발생기는 나노 입자를 시멘트 매트릭스에 쉽게 통합 할 수 있도록 하여 강도, 인성 및 환경 파괴에 대한 내성 향상과 같은 향상된 특성을 가진 나노 복합 재료를 만듭니다.
- 첨가제 성능 최적화: 초음파 응집 제거는 시멘트 매트릭스에서 균일한 분포를 보장함으로써 초가소제 및 공기 동반제와 같은 화학 첨가제의 성능을 최적화하는 데 도움이 됩니다. 이는 최종 제품의 작업성과 성능 향상으로 이어집니다.
시멘트 입자 분산 및 응집 제거를 위한 고성능 초음파 발생기
프로브 형 초음파 발생기를 사용한 초음파 응집 제거는 시멘트 산업에 상당한 이점을 제공합니다. 입자 분산을 강화하고, 수화를 개선하고, 작업성을 높임으로써 이러한 장치는 고품질 시멘트질 재료의 생산에 기여합니다. 프로브형 초음파 발생기의 정밀한 제어, 확장성 및 다양성은 연구 및 산업 응용 분야 모두에 유용한 도구가 되어 시멘트 생산의 혁신과 효율성을 주도합니다.
Hielscher 초음파는 연구 + 개발을위한 작은 로트에서 생산 규모의 산업용 시멘트 응집 제거를위한 높은 처리량에 이르기까지 시멘트 입자 및 시멘트 그라우트를 처리하기위한 모든 전력 수준에서 고성능 초음파 발생기를 공급합니다.
- 고능률
- 최첨단 기술
- 신뢰도 & 견고성
- 조정 가능하고 정밀한 공정 제어
- 일괄 & 인라인
- 모든 볼륨에 대해
- 인텔리전트 소프트웨어
- 스마트 기능(예: 프로그래밍 가능, 데이터 프로토콜링, 원격 제어)
- 쉽고 안전한 작동
- 낮은 유지 보수
- CIP(clean-in-place, 클린-인-플레이스)
설계, 제조 및 컨설팅 – 독일에서 만든 품질
Hielscher 초음파는 최고의 품질과 디자인 표준으로 잘 알려져 있습니다. 견고 함과 쉬운 작동으로 초음파를 산업 시설에 원활하게 통합 할 수 있습니다. 거친 조건과 까다로운 환경은 Hielscher 초음파기로 쉽게 처리 할 수 있습니다.
Hielscher 초음파는 ISO 인증 회사이며 최첨단 기술과 사용자 친화성을 갖춘 고성능 초음파에 특히 중점을 둡니다. 물론, Hielscher 초음파는 CE를 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.
아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.
| 배치 볼륨(Batch Volume) | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 0.5에서 1.5mL | N.A. 개시 | 바이알트위터 |
| 1 내지 500mL | 10 내지 200mL/분 | 업100H |
| 10 내지 2000mL | 20 내지 400mL/분 | UP200HT, UP400ST |
| 0.1 내지 20L | 0.2 내지 4L/min | UIP2000hdT 님 |
| 10에서 100L | 2 내지 10L/min | UIP4000hdt 님 |
| 15에서 150L | 3 내지 15L/min | UIP6000hdT 님 |
| 15에서 150L | 3 내지 15L/min | UIP6000hdT 님 |
| N.A. 개시 | 10 내지 100L/min | UIP16000 |
| N.A. 개시 | 큰 | 의 클러스터 UIP16000 |
문의! / 저희에게 물어보세요!
Hielscher 초음파는 실험실, 파일럿 및 산업 규모에서 혼합 응용 분야, 분산, 유화 및 추출을위한 고성능 초음파 균질화기를 제조합니다.
문헌 / 참고문헌
- 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.
알아 둘 만한 가치가 있는 사실
시멘트 란 무엇입니까?
시멘트는 건축에서 결합제 역할을 하는 미세한 가루 물질입니다. 물과 혼합되면 수화라는 화학 반응을 거쳐 고체 물질로 굳어집니다. 주로 석회암, 점토, 조개 껍질 및 실리카로 구성되며 콘크리트, 모르타르 및 기타 건축 자재의 핵심 성분입니다. 시멘트는 다른 재료를 경화시키고 결합하는 능력으로 인해 건물, 도로, 교량 및 기타 기반 시설을 건설하는 데 필수적입니다. 가장 일반적인 유형의 시멘트는 포틀랜드 시멘트로 강도와 다양성으로 인해 널리 사용됩니다.
시멘트 입자의 응집 제거가 중요한 이유는 무엇입니까?
시멘트 입자의 응집 제거는 균일한 입자 크기 분포를 보장하여 시멘트 기반 재료의 성능과 품질을 향상시키기 때문에 중요합니다. 적절한 응집 제거는 수화 효율을 향상시켜 더 강하고 내구성 있는 콘크리트로 이어집니다. 또한 시멘트 혼합물의 작업성을 향상시켜 혼합, 주입 및 마감을 더 쉽게 만듭니다. 또한 잘 분산된 입자는 화학 첨가제의 필요성을 줄이고 생산 비용을 낮추며 환경 영향을 최소화합니다. 전반적으로, 효과적인 응집 제거는 건설 프로젝트에서 최적의 기계적 특성과 장기적인 내구성을 달성하는 데 매우 중요합니다.
시멘트 입자는 어떻게 응집되지 않습니까?
시멘트 입자는 다양한 방법을 사용하여 응집되지 않으며 초음파 응집 제거는 가장 효과적인 기술 중 하나입니다. 이 과정에서 시멘트 슬러리에 잠긴 프로브에 의해 고주파 초음파가 방출됩니다. 이러한 파동은 높은 에너지로 붕괴되는 강렬한 캐비테이션 기포를 생성하여 강력한 전단력과 충격파를 생성합니다. 이러한 힘은 응집된 시멘트 입자를 분해하여 균일한 분산을 보장합니다. 다른 방법으로는 기계적 혼합, 밀링 및 분산제 사용이 있지만 초음파 응집 해제는 효율성과 미세하고 일관된 입자 분포를 달성하는 능력 때문에 선호됩니다.
시멘트 가공에서 물은 어떤 역할을 합니까?
물은 시멘트 가공에서 중추적인 역할을 합니다. 클링커의 다양한 미네랄에 수분을 공급하여 시멘트 페이스트에 필요한 유동성을 제공합니다. 그러나 수분 함량을 관리하는 것은 미묘한 균형입니다. 물이 너무 많으면 블리딩(혼합물에서 물이 분리되는 경우) 및 압축 강도 감소와 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 반대로, 물이 충분하지 않으면 작업성이 저하되어 시멘트 혼합물을 다루기 어렵게 만들고 제품이 약해질 수 있습니다.
프로브 형 초음파 발생기는 어떻게 작동합니까?
프로브 형 초음파 발생기는 시멘트를 포함한 다양한 현탁액의 입자를 분산 및 응집 해제하도록 설계된 특정 종류의 초음파 장치입니다. 이 장치는 초음파를 매체로 직접 방출하는 프로브 또는 혼을 사용하여 높은 에너지로 파열되는 캐비테이션 기포를 생성하여 입자 응집체를 제거합니다.
프로브 형 초음파 발생기는 일반적으로 20-30kHz 범위의 초음파를 생성하여 작동합니다. sonotrode라고도 하는 이 프로브는 시멘트 슬러리에 잠긴 티타늄과 같은 재료로 만든 막대입니다. 활성화되면 프로브가 초음파 주파수에서 진동하여 강렬한 음향 캐비테이션을 생성합니다. 이 캐비테이션은 슬러리에서 미세한 기포의 형성 및 격렬한 붕괴를 포함하며, 이는 강력한 전단력과 충격파를 생성합니다. 이러한 힘은 응집된 입자를 분리하고 균일한 분산을 촉진합니다.
