Ultraschall Vermëschung vun Zement Paste Fir Beton
D'Ultraschallmëschung vun Zementpaste bitt grouss Virdeeler fir Prefabformen, Drycast, a Betonplanzen. Dës Virdeeler enthalen méi kuerz initial an endgülteg Satzzäiten, méi niddereg Dosis Superplastizéierer, méi séier a méi komplett Hydratatioun, souwéi méi héich Kompressiounskraaft.
Traditionell Betonmëschungstechnologien, wéi z “op-Strooss-Mëschung” oder Rotatiounsmixer, bidden net genuch Vermëschungsaktioun fir Agglomeraten vun Zementpartikelen an aner Zementmaterialien, wéi Fliegerasche oder Silica, ze verdeelen. Wärend déi baussenzeg Partikele vu sou Agglomeraten u Waasser ausgesat sinn, bleiwen déi bannescht Partikelflächen dréchen. Dëst féiert zu luesen an onkomplett Hydratatioun.
Virdeeler vun Ultrasonic Mixing Technologie fir Beton
Ultrasonic Dispersioun ass déi fortgeschratt Technologie fir Mikrongréisst an Nano-Gréisst Materialien a Flëssegkeeten ze deagglomeréieren an ze verdeelen. Ultrasonic Mëschung benotzt kavitational Schéierkraaft, déi méi effektiv bei der Vermëschung vu feine Gréisstmaterialien sinn wéi konventionell Rotarymixer a Rotor-Statormixer. Fir Zement, Silica, Fly Asche, Pigmenter oder CNTs gëtt d'Performance vun dëse Materialien wesentlech erhéicht duerch Ultraschalldispersioun, well et d'Partikelverdeelung an de Kontakt mam Waasser verbessert.
Wärend der Hydratatioun - d'Reaktioun vum Zement mat Waasser - C-S-H-Phasen wuessen nadelähnlech Strukturen. D'Biller hei ënnen weisen d'Mikrostruktur an Zementpaste no 5 Stonnen Hydratatioun. An der ultrasonicéierter Zementpaste sinn d'C‑S‑H‑Phasen bal 500nm laang, während an der onsonikéierter Paste, C‑S‑H‑Phasen ongeféier 100nm sinn.
Sonicator UIP16000hdT fir Baumaterial wéi Zement, Geopolymer oder Beton ze verdeelen.
mat Ultraschallveraarbechtung | ouni Ultraschallveraarbechtung |
|---|---|
 |
 |
| Portland Cement Paste (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Bauhaus Universitéit Weimar | |
Mëschung duerch Ultraschall-induzéiert Kavitatioun féiert zu méi séier Wuesstum vun C-S-H-Phasen.
Hydratatioun Temperatur
Afloss vun Power Ultrasonication (PUS) op Zäit-Temperatur Curves vun Zement Paste
Kompressiounskraaft
Afloss vu Power Ultrasonication (PUS) op Kompressiounsstäerkt vu Mörtelprismen
Ultraschall Puls Geschwindegkeet
Afloss vu Power Ultrasonication (PUS) op Ultrasonic Puls Geschwindegkeet vun Hydratéierend Zementpaste
De Wuesstum vun de C-S-H-Phasen korreléiert mat der Temperatur an der Zementpaste während der Hydratatiounsperiod (klickt op der rietser Grafik). An der Ultraschall gemëscht Zement Paste, der Hydratatioun fänkt ca. eng Stonn virdrun. Fréier Hydratatioun korreléiert mat fréierer Erhéijung vun der Kompressiounskraaft. Déi erhéicht Hydratatiounsgeschwindegkeet kann och duerch d'Ultraschallpulsgeschwindegkeet gemooss ginn.
Ultrasonic Inline Mixer (UIP1000hdT) fir industriell Zement Vermëschung an kontinuéierlech Flux-duerch Operatioun.
Besonnesch bei Prefabrizéierten an Trockenbeton féiert dat zu enger däitlech méi kuerzer Zäit bis de Gossbeton aus der Schimmel geholl ka ginn. Studien vun der Bauhaus-Universitéit (Däitschland) hunn déi folgend Reduktioun vun de Setzäiten gewisen.
| Referenz | Diff. | Kraaft Ultraschall | |
|---|---|---|---|
| Éischt Set | 5 h 15 min | -29% | 3 h 45 min |
| Finale Set | 6 h 45 min | -33% | 4 h 30 min |
| Schlof | 122 mm (4.8″) | +30% | 158 mm (6.2″) |
En aneren interessante Virdeel vun der Ultraschallmëschung ass den Afloss op d'Flëssegkeet. Wéi an der Tabell uewen gewisen, klëmmt de Schlof ëm ca. 30%. Dëst erlaabt eng reduzéiert Dosis vun Superplastiséierer.
Prozessintegratioun vun Ultraschallmixer an Zementproduktioun
Hielscher bitt Ultraschallmixer fir d'effektiv Dispergéierung vun Zement, Silica, Fliegenasche, Pigmenter oder CNTs. Als éischt soll all dréchent Material mat Waasser virvermëscht ginn fir eng héich Konzentratioun awer pumpbar Paste ze bilden. Den Hielscher Ultraschallmixer deagglomeréiert a verdeelt d'Partikele mat Kavitationalscheren. Als Resultat ass déi ganz Uewerfläch vun all Partikel voll Waasser ausgesat.
Ultraschallveraarbechtung vun Zementpaste
Am Fall vun Zementpaste fänkt d'Hydratatioun no der Ultraschallveraarbechtung un. Dofir sollt den Hielscher Ultraschallmixer inline benotzt ginn, well d'Zementpaste net laang Zäit gelagert ka ginn. Déi schematesch Zeechnung hei ënnen illustréiert de Prozess. Am nächste Schrëtt gëtt d'Aggregat, wéi Sand oder Kies, bäigefüügt a mat der Zementpaste gemëscht. Well d'Zementpartikelen an där Etapp scho gutt verspreet sinn, vermëscht d'Zementpaste gutt mam Aggregat. De Beton ass dann prett fir a prefabrizéierte Schimmel ze fëllen oder fir ze transportéieren. E Break-up Tank nieft dem Ultraschallmixer kann benotzt ginn fir méi kontinuéierlech ze veraarbechten am Fall vun onbestänneg konkreter Demande.
Liest méi iwwer Ultraschalldeagglomeratioun vun Zementpartikelen!
Ultrasonic Dispersioun vu Silica, Fly Ash, an Nanomaterialien
D'Verbreedung vu Silica, Fliegenasche, Pigmenter oder aner Nanomaterialien, wéi Kuelestoff Nanotubes, erfuerdert aner Veraarbechtungsintensitéiten an Energieniveauen. Aus dësem Grond empfeelen mir en getrennten Ultraschallmixer fir eng gutt dispergéiert Schlamm / Paste ze produzéieren déi dann an d'Betonmix bäigefüügt gëtt. Klickt w.e.g. op d'Grafik uewen fir eng schematesch Zeechnung vun dësem Prozess.
D'Ultraschall-Mëschungsausrüstung, déi fir Skala-up gebraucht gëtt, kann genau baséiert op Pilot-Skala Tester mat der UIP1000hdT festgeluecht ginn, wat e 1,000-Watt mächtege Pilot-Skala Sonicator ass. D'Tabell hei ënnen weist allgemeng Gerätempfehlungen ofhängeg vum Batchvolumen oder Flowrate vun der Zementpaste fir ze veraarbecht.
| Batch Volume | Duerchflossrate | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 0.1 bis 10L | 02 bis 2 l/min | UIP1000hdT, UIP1500hdT |
| 10 bis 50 l | 2 bis 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 bis 150 l | 3 bis 15 l/min | UIP6000hdT |
| na | 10 bis 50 l/min | UIP16000 |
| na | méi grouss | Stärekoup vun UIP16000 |
Mat bis zu 16kW vun Ultraschallmëschungskraaft pro eenzel Ultraschallsonde bitt Hielscher d'Veraarbechtungskraaft, déi fir Héichvolumen Uwendungen erfuerderlech ass. Dës Technologie ass einfach ze testen an linear opskaléiert.
Sonde-Typ Sonicator UP400St fir Mikro-fein Zement Mier Dispersioun
(Studie a Bild: ©Draganovic et al., 2020)
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Literatur / Referenzen
- 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.
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert High-Performance Ultrasonic Homogenisatoren aus Labo zu industriell Gréisst.