Cementa pastas ultraskaņas sajaukšana betonam
Cementa pastas ultraskaņas sajaukšana piedāvā lielas priekšrocības saliekamās formēšanas, drycast un betona augiem. Šīs priekšrocības ietver īsāku sākotnējo un galīgo iestatīšanas laiku, mazāku superplastifikatora devu, ātrāku un pilnīgāku hidratāciju, kā arī augstāku spiedes izturību.
Tradicionālās betona sajaukšanas tehnoloģijas, piemēram, “sajaukšana uz ceļa” vai rotācijas maisītāji, nodrošina nepietiekamu sajaukšanas darbību, lai izkliedētu cementa daļiņu un citu cementējošu materiālu, piemēram, vieglo pelnu vai silīcija dioksīda, aglomerātus. Kamēr šādu aglomerātu ārējās daļiņas ir pakļautas ūdenim, iekšējās daļiņu virsmas paliek sausas. Tas izraisa lēnu un nepilnīgu hidratāciju.
Ultraskaņas sajaukšanas tehnoloģijas priekšrocības betonam
Ultraskaņas izkliedēšana ir vismodernākā tehnoloģija, lai deaglomerētu un izkliedētu mikronu izmēra un nano izmēra materiālus šķidrumos. Ultraskaņas sajaukšana izmanto kavitācijas bīdes spēkus, kas ir efektīvāki smalka izmēra materiālu sajaukšanā nekā parastie rotācijas maisītāji un rotora-statora maisītāji. Cementam, silīcija dioksīdam, vieglajiem pelniem, pigmentiem vai CNT šo materiālu veiktspēju ievērojami palielina ultraskaņas izkliedēšana, jo tas uzlabo daļiņu sadalījumu un saskari ar ūdeni.
Hidratācijas laikā - cementa reakcija ar ūdeni - C-S-H-fāzēs aug adatām līdzīgas struktūras. Zemāk redzamie attēli parāda mikrostruktūru cementa pastā pēc 5 stundu hidratācijas. Ultraskaņas cementa pastā C-S-H-fāzes ir gandrīz 500nm garas, savukārt nesonizētajā pastā C-S-H-fāzes ir aptuveni 100nm.
Sonicator UIP16000hdT būvmateriālu, piemēram, cementa, ģeopolimēru vai betona, izkliedēšanai.
|
ar ultraskaņas apstrādi
|
bez ultraskaņas apstrādes
|
|---|---|
 |
 |
| portlandcementa pasta (CEM I42.5R), K. Rēslers (2009) – Bauhaus universitāte Veimārā | |
Sajaukšana ar ultraskaņas izraisītu kavitāciju noved pie ātrākas C-S-H-fāžu augšanas.
Hidratācijas temperatūra
Jaudas ultrasonikācijas (PUS) ietekme uz cementa pastas laika un temperatūras līknēm
Kompresijas stiprība
Jaudas ultrasonikācijas (PUS) ietekme uz javas prizmu kompresijas stiprību
Ultraskaņas pulsa ātrums
Power Ultrasonication (PUS) ietekme uz mitrinošo cementa pastu ultraskaņas impulsa ātrumu
C-S-H-fāžu augšana korelē ar temperatūru cementa pastā hidratācijas periodā (noklikšķiniet uz labās puses). Ultrasoniski sajauktajā cementa pastā hidratācija sākas aptuveni stundu agrāk. Agrāka hidratācija korelē ar agrāku kompresijas stiprības palielināšanos. Palielināto hidratācijas ātrumu var izmērīt arī ar ultraskaņas impulsa ātrumu.
Ultraskaņas inline maisītājs (UIP1000hdT) rūpnieciskai cementa sajaukšanai nepārtrauktā caurplūdes darbībā.
Jo īpaši attiecībā uz saliekamo un sauso betonu tas ievērojami samazina laiku, līdz lieto betonu var ņemt no veidnes. Bauhaus universitātes (Vācija) pētījumi liecināja par šādu noteikto laiku samazinājumu.
| Atsauce | Diff. | jaudas ultrasonics | |
|---|---|---|---|
| Sākotnējā kopa | 5 h 15 min | -29% | 3 h 45 min |
| Pēdējais komplekts | 6 h 45 min | -33% | 4 h 30 min |
| Izgāzties | 122 mm (4,8″) | +30% | 158 mm (6,2″) |
Vēl viens interesants ultraskaņas sajaukšanas ieguvums ir ietekme uz plūstamību. Kā redzams iepriekšējā tabulā, kritums palielinās par aptuveni 30%. Tas ļauj samazināt superplastifikatoru devu.
Ultraskaņas maisītāju procesa integrācija cementa ražošanā
Hielscher piedāvā ultraskaņas maisītājus, lai efektīvi izkliedētu cementu, silīcija dioksīdu, vieglos pelnus, pigmentus vai CNT. Pirmkārt, jebkurš sauss materiāls jāsajauc ar ūdeni, lai izveidotu augstu koncentrāciju, bet sūknējamu pastu. Hielscher ultraskaņas maisītājs deagglomerē un izkliedē daļiņas, izmantojot kavitācijas bīdes. Tā rezultātā katras daļiņas visa virsma ir pilnībā pakļauta ūdenim.
Cementa pastas ultraskaņas apstrāde
Cementa pastas gadījumā hidratācija sākas pēc ultraskaņas apstrādes. Tāpēc Hielscher ultraskaņas maisītājs ir jāizmanto inline, jo cementa pastu nevar uzglabāt ilgu laiku. Zemāk redzamais shematiskais zīmējums ilustrē procesu. Nākamajā solī pievieno pildvielu, piemēram, smiltis vai grants, un sajauc ar cementa pastu. Tā kā cementa daļiņas šajā posmā jau ir labi izkliedētas, cementa pasta labi sajaucas ar pildvielu. Pēc tam betons ir gatavs iepildīšanai saliekamās veidnēs vai transportēšanai. Sadalīšanas tvertni blakus ultraskaņas maisītājam var izmantot, lai nepārtraukti apstrādātu nestabila betona pieprasījuma gadījumā.
Lasiet vairāk par cementa daļiņu ultraskaņas deagglomerāciju!
Silīcija dioksīda, vieglo pelnu un nanomateriālu ultraskaņas izkliedēšana
Silīcija dioksīda, vieglo pelnu, pigmentu vai citu nanomateriālu, piemēram, oglekļa nanocaurulīšu, izkliedēšanai ir vajadzīga cita apstrādes intensitāte un enerģijas līmenis. Šī iemesla dēļ mēs iesakām atsevišķu ultraskaņas maisītāju, lai iegūtu labi izkliedētu vircu / pastu, ko pēc tam pievieno betona maisījumam. Lūdzu, noklikšķiniet uz iepriekš redzamās grafikas, lai iegūtu šī procesa shematisku zīmējumu.
Ultraskaņas sajaukšanas aprīkojumu, kas nepieciešams paplašināšanai, var precīzi noteikt, pamatojoties uz izmēģinājuma mēroga testiem, izmantojot UIP1000hdT, kas ir 1,000 vatu jaudīgs pilota mēroga sonikators. Zemāk redzamajā tabulā parādīti vispārīgi ierīces ieteikumi atkarībā no apstrādājamās cementa pastas partijas apjoma vai plūsmas ātruma.
| Partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamās ierīces |
|---|---|---|
| 0.1 līdz 10L | 02 līdz 2 l/min | UIP1000hdT, UIP1500hdT |
| 10 līdz 50L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 līdz 150L | 3 līdz 15L/min | UIP6000hdT |
| n.p. | 10 līdz 50L/min | UIP16000 |
| n.p. | Lielāku | kopa UIP16000 |
Ar līdz 16kW ultraskaņas sajaukšanas jaudu uz vienu ultraskaņas zondi, Hielscher piedāvā apstrādes jaudu, kas nepieciešama liela apjoma lietojumiem. Šo tehnoloģiju ir viegli pārbaudīt, un tā ir lineāri mērogojama.
Zondes tipa sonikators UP400St mikro-smalka cementa javas dispersijai
(Pētījums un attēls: ©Draganovic et al., 2020)
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Literatūra / Atsauces
- 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 ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Lab līdz rūpnieciskais izmērs.