Mësche vun Zementpascht fir Beton mat Ultraschall
D’Mësche vun Zementpascht mat Ultraschall bitt grouss Virdeeler fir d’Hierstellung vu fäerdege Betonelementer a Formen, fir dréche gegossene Beton a fir Betonswierker. Zu dëse Virdeeler gehéiere méi kuerz Zäite bis zum Ufank an zum Enn vum Erstarren, eng méi niddreg Doséierung vu Superplastifizéierer, eng méi séier a méi komplett Hydratatioun souwéi eng méi héich Drockfestegkeet.
Traditionell Technologië fir d’Mësche vu Beton, wéi d’Mësche wärend dem Stroossentransport oder Rotatiounsmëscher, bidden net genuch Mëschwierkung, fir Agglomerater aus Zementpartikelen an aneren zementaartege Materialien, wéi Fluchäsch oder Siliciumdioxid, ze dispergéieren. Wärend déi baussenzeg Partikele vun esou Agglomerater mat Waasser a Kontakt kommen, bleiwen d’Uewerfläche vun de bannenzege Partikelen dréchen. Dëst féiert zu enger lueser an onvollstänneger Hydratatioun.
Virdeeler vun der Ultraschallmëschtechnologie fir Beton
D’Dispergéiere mat Ultraschall ass déi fortgeschrattenst Technologie, fir Materialien am Mikro- an Nanometerberäich a Flëssegkeeten ze desagglomeréieren an ze dispergéieren. D’Mësche mat Ultraschall benotzt duerch Kavitatioun entstoend Schéierkräften, déi beim Mësche vu feinkärege Materialie méi wierksam si wéi konventionell Rotatiounsmëscher a Rotor-Stator-Mëscher. Bei Zement, Siliciumdioxid, Fluchäsch, Pigmenter oder CNTs gëtt d’Leeschtung vun dëse Materialien duerch d’Dispergéiere mat Ultraschall däitlech erhéicht, well et d’Verdeelung vun de Partikelen an de Kontakt mat Waasser verbessert.
Wärend der Hydratatioun – der Reaktioun vum Zement mat Waasser – bilden d’C‑S‑H‑Phasen nolfërmeg Strukturen. D’Biller hei ënne weisen d’Mikrostruktur vun der Zementpascht no 5 Stonnen Hydratatioun. An der mat Ultraschall behandelter Zementpascht sinn d’C‑S‑H‑Phase bal 500nm laang, wärend d’C‑S‑H‑Phasen an der net mat Ultraschall behandelter Pascht ongeféier 100nm laang sinn.
Ultraschallapparat UIP16000hdT fir Baumaterialien ewéi Zement, Geopolymeren oder Beton ze dispergéieren.
|
mat Ultraschallveraarbechtung
|
ouni Ultraschallveraarbechtung
|
|---|---|
 |
 |
| Portlandzementpascht (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Bauhaus-Universitéit Weimar | |
D’Mëschen duerch ultraschallinduzéiert Kavitatioun féiert zu engem méi séiere Wuesstum vun de C‑S‑H‑Phasen.
Hydratatiounstemperatur
Afloss vun der Behandlung mat Leeschtungsultraschall (PUS) op d’Zäit-Temperatur-Kurve vun Zementpaschten
Drockfestegkeet
Afloss vun der Behandlung mat Leeschtungsultraschall (PUS) op d’Drockfestegkeet vu Mörtelprismen
Ultraschallimpulsvitesse
Afloss vun der Behandlung mat Leeschtungsultraschall (PUS) op d’Ultraschallimpulsvitesse vun hydratiséierenden Zementpaschten
De Wuesstum vun de C‑S‑H‑Phase korreléiert mat der Temperatur an der Zementpascht wärend der Hydratatiounszäit (klickt op d’Grafik riets). Bei der mat Ultraschall gemëschter Zementpascht fänkt d’Hydratatioun ongeféier eng Stonn éischter un. Eng méi fréi Hydratatioun korreléiert mat enger méi fréier Erhéijung vun der Drockfestegkeet. Déi erhéicht Hydratatiounsvitesse kann och mat Hëllef vun der Ultraschallimpulsvitesse gemooss ginn.
Ultraschall-Inline-Mëscher (UIP1000hdT) fir d’industriellt Mësche vun Zement am kontinuéierlechen Duerchlafbetrib.
Besonnesch bei fäerdege Betonelementer an dréche gegossenem Beton féiert dëst zu enger däitlech méi kuerzer Zäit, bis de gegossene Beton aus der Form geholl ka ginn. Studie vun der Bauhaus-Universitéit (Däitschland) hunn déi folgend Verkierzung vun den Erstarrungszäite gewisen.
| Referenz | Diff. | Leeschtungsultraschall | |
|---|---|---|---|
| Ufank vum Erstarren | 5 hr 15 min | -29% | 3 hr 45 min |
| Enn vum Erstarren | 6 hr 45 min | -33% | 4 hr 30 min |
| Setzmooss | 122 mm (4,8″) | +30% | 158 mm (6,2″) |
En aneren interessante Virdeel vum Mësche mat Ultraschall ass den Afloss op d’Fléissfäegkeet. Wéi an der Tabell hei uewen ze gesinn ass, klëmmt d’Setzmooss ëm ongeféier 30%. Dëst erméiglecht eng méi niddreg Doséierung vu Superplastifizéierer.
Integratioun vun Ultraschallmëscher an de Prozess vun der Zementproduktioun
Hielscher bitt Ultraschallmëscher fir dat wierksaamt Dispergéiere vun Zement, Siliciumdioxid, Fluchäsch, Pigmenter oder CNTs. Fir d’éischt soll all dréchent Material mat Waasser virgemëscht ginn, fir eng héich konzentréiert, awer nach pompelfäeg Pascht ze bilden. Den Ultraschallmëscher vun Hielscher desagglomeréiert an dispergéiert d’Partikelen duerch kav itatiounsbedéngt Schéierwierkung. Doduerch kënnt déi ganz Uewerfläch vun all Partikel vollstänneg mat Waasser a Kontakt.
Veraarbechtung vun Zementpascht mat Ultraschall
Bei Zementpascht fänkt d’Hydratatioun no der Ultraschallveraarbechtung un. Dofir soll den Ultraschallmëscher vun Hielscher inline agesat ginn, well d’Zementpascht net iwwer laang Zäitraim gelagert ka ginn. Déi schematesch Zeechnung hei ënnen illustréiert de Prozess. Am nächste Schrëtt gëtt d’Gesteenskäer nung, wéi Sand oder Kisel, derbäigesat a mat der Zementpascht gemëscht. Well d’Zementpartikelen zu deem Zäitpunkt scho gutt dispergéiert sinn, vermëscht sech d’Zementpascht gutt mat der Gesteenskäer nung. De Beton ass dann prett, fir a Forme fir fäerdeg Betonelementer gefëllt oder transportéiert ze ginn. E „break-up tank“ nieft dem Ultraschallmëscher kann agesat ginn, fir bei engem onreegelméissege Betonsbedarf eng méi kontinuéierlech Veraarbechtung ze erméiglechen.
Liest méi iwwer d’Desagglomeratioun vun Zementpartikele mat Ultraschall!
Dispergéiere vu Siliciumdioxid, Fluchäsch an Nanomaterialie mat Ultraschall
D’Dispergéiere vu Siliciumdioxid, Fluchäsch, Pigmenter oder aneren Nanomaterialien, wéi Kuelestoffnanoréier, erfuerdert aner Veraarbechtungsintensitéiten an Energieniveauen. Aus dësem Grond recommandéiere mir e separaten Ultraschallmëscher, fir eng gutt dispergéiert Suspensioun/Pascht hierzestellen, déi duerno der Betonmëschung bäigefüügt gëtt. Klickt wgl. op d’Grafik hei uewen, fir eng schematesch Zeechnung vun dësem Prozess ze gesinn.
Déi fir d’Moossstabsvergréisserung néideg Ultraschallmëschausrüstung kann op Basis vu Versich am Pilotmoossstab mam UIP1000hdT genee bestëmmt ginn. Dësen Ultraschallapparat fir de Pilotmoossstab huet eng Leeschtung vun 1.000 Watt. D’Tabell hei ënne weist allgemeng Apparatrecommandatiounen ofhängeg vum Chargevolumen oder vum Volumenduerchfloss vun der Zementpascht, déi veraarbecht soll ginn.
| Chargevolumen | Volumenduerchfloss | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 0,1 bis 10L | 0,2 bis 2L/min | UIP1000hdT, UIP1500hdT |
| 10 bis 50L | 2 bis 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 bis 150L | 3 bis 15L/min | UIP6000hdT |
| net uwendbar | 10 bis 50L/min | UIP16000 |
| net uwendbar | méi héich | Verbund vun UIP16000 |
Mat bis zu 16kW Ultraschallmëschleeschtung pro eenzeler Ultraschallsond bitt Hielscher déi Veraarbechtungsleeschtung, déi fir Uwendunge mat grousse Volumenen néideg ass. Dës Technologie léisst sech einfach testen an op eng linear Aart a Weis op e méi grousse Moossstab iwwerdroen.
Ultraschallapparat mat Sond UP400ST fir d’Dispergéiere vu mikrofeiner Zementverpresssuspensioun
(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.
- 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 stellt héichleeschtungsfäeg Ultraschallhomogenisateuren hier, vu Laborgréisst bis zu industrieller Gréisst.