O uso de micro e nanosica ou nanotubos conduz a melhorias na resistência à compressão de betão de alto desempenho. Ultra-som é um meio eficaz para a mistura, de molhagem e de dispersão dos nanomateriais em cimento ou concreto.
 

A microssílica é amplamente utilizada no concreto atualmente, levando a maior resistência à compressão ou concretos resistentes à água e a produtos químicos. Isso pode reduzir os custos de material e o uso de energia. Novos nanomateriais, como nanossílica ou nanotubos, levam a melhorias adicionais na resistência e resistência. Mas, para exibir todo o potencial dos nanomateriais, é necessária uma técnica de dispersão confiável e eficiente. Os sonicadores do tipo sonda são a técnica mais confiável e eficaz para produzir nanodispersão, mesmo em lamas altamente viscosas e pastosas, como cimento e concreto.

Dispersão de Rejunte de Cimento Microfino com Misturadores Ultrassônicos

A equipe de pesquisa de Draganović apresentar artigo de pesquisa, os autores investigam a dispersão de micro graute de cimento usando tecnologia de ultrassom e dissolvers convencionais de laboratório. O estudo tem como objetivo comparar o desempenho do ultrassom – no estudo especificamente o sonicator UP400St – com métodos tradicionais de dispersão de grautes.

Os pesquisadores realizaram uma série de experimentos usando diferentes técnicas de dispersão para avaliar a distribuição de tamanho de partículas (PSD) e o potencial zeta das partículas de cimento microfino. As técnicas de dispersão incluem tratamento por ultrassom usando o sonicador UP400St, dissolvers laboratoriais de alta velocidade e a combinação de ambos os métodos.

Os resultados mostraram que a dispersão por ultrassom usando o sonicador UP400St alcançou uma distribuição granulométrica significativamente melhor em comparação com os dissolvers convencionais de laboratório. O sonicator UP400St reduz efetivamente a aglomeração de partículas de cimento microfino e produz uma suspensão de graute mais homogênea e estável. O tratamento com ultrassom melhora a distribuição de partículas menores, resultando em uma faixa de distribuição de tamanho de partículas mais estreita.
 

Métodos de dispersão comparados: Ddissolver Vma-Getzmann Dispermat CV-3 equipado com um disco de 90 mm e um sistema rotor-estator. Aparelho de ultrassom Hielscher UP400St equipado com um sonotrodo H22.
(Estudo e fotos: ©Draganovic et al., 2020)

 
Além disso, o uso de ultrassom em combinação com dissolvedores de laboratório convencionais melhora ainda mais a eficiência da dispersão, alcançando uma distribuição de tamanho de partículas ainda mais fina em comparação com o tratamento de ultrassom sozinho. Quando combinada, a sonicação fornece a micromistura e nanodispersão, enquanto o dissolver contribui para a macromistura, garantindo que todas as partículas entrem na zona de cavitação ultra-sônica. Isso permite um melhor controle sobre a distribuição granulométrica (PSD) e o potencial zeta do graute de cimento microfino em operação em batelada. Ao usar um reator de célula de fluxo, a suspensão de partículas passa automaticamente pela zona de ponto quente cavitacional para que a agitação adicional seja supérflua.

No geral, o estudo destaca o desempenho superior do sonicator UP400St na dispersão de rejunte de cimento microfino. O tratamento por ultrassom, especialmente quando combinado com dissolveres laboratoriais convencionais, oferece um método altamente eficaz e eficiente para obter uma suspensão uniforme e estável de partículas de cimento microfino.

Vale a pena notar que o artigo fornece uma comparação abrangente entre o ultrassom e os métodos convencionais de dispersão, destacando o desempenho superior da sonicação na dispersão de graute.
(Cf. Draganović et al., 2020)
 

O homogeneizador ultra-sônico UP400St é comparado quanto à eficiência de dispersão da junta de cimento com um misturador de laboratório comum equipado com um disco e usando a técnica rotor-estator. O estudo mostrou que a dispersão ultra-sônica não é apenas um método eficaz, mas é ainda melhor do que um misturador usando a técnica rotor-estator.
(estudo e gráfico: © Draganović et al., 2020)

Pesquisa e Desenvolvimento Betão

pesquisa concreta procura por materiais e processos para:

• reduzir os custos de material e custos de energia
• obter uma elevada resistência inicial e final,
• melhorar a densidade e resistência à compressão
• melhorar a trabalhabilidade, pumpability e finishability
• melhorar a durabilidade e reduzir a permeabilidade
• reduzir fissuras de retração, espanadores e problemas de delaminação
• resistência química, por exemplo resistência sulfato

Cimento e mistura de concreto

Quando se trata de melhorias nas propriedades do concreto, misturando a tecnologia é tão importante como a composição de concreto. A mistura é um passo essencial na produção de uniforme, de concreto de alta qualidade. Embora numerosos directrizes e regulamentos, por exemplo DIN EN 206 cobrir a composição de concreto e seus componentes, o próprio processo de mistura de cimento e de mistura de betão é deixado para o utilizador.
É decisivo, que a água, cimento e misturas são uniformemente dispersas e distribuídas para baixo para uma escala fina e que os aglomerados são suficientemente disperso. Faltam dispersar ou desaglomeração resulta em propriedades do concreto inferiores. Devido ao baixo teor de água e a elevada dosagem de aditivos, a mistura de betão de auto-compactação (SCC) e ultra concreto de alta resistência (UHPC) requer um tempo de mistura mais longo ou uma tecnologia de mistura mais eficaz.

Nanomateriais em Concrete

Durante a hidratação do cimento produtos de hidratação em nanoescala, como hidratos de cálcio se formam no concreto endurecedor. Nano partículas de sílica ou nanotubos se transformam em nanopartículas de cimento durante a solidificação do concreto. Partículas menores levam a uma distância menor das partículas e a um material mais denso e menos poroso. Isso aumenta a resistência à compressão e reduz a permeabilidade.

Uma grande desvantagem de pó e materiais nanosize, no entanto, é a tendência para formar aglomerados durante a molhagem e de mistura. A menos que as partículas individuais são bem dispersa, aglomeração reduz a superfície da partícula exposta levando a propriedades do betão inferiores.

Ultrasonic mistura de nanomateriais

Ultrasonication é um meio muito eficaz para a mistura, dispersão e desaglomeração. A imagem abaixo mostra um resultado típico da dispersão ultra-sônica de sílica pirogênica em água.

Começando (curva verde) com um tamanho de aglomerado de partulas de mais de 200 mícrons (D50) a maioria das partículas foram reduzidas a menos de 200 nanómetros.

Ultrasonic mistura em qualquer escala

Hielscher oferece dispositivos de mistura de ultra-som para uso em pesquisa e processamento de grande escala.

Sonicators para Pesquisa e Desenvolvimento Laboratorial

Os homogeneizadores de laboratório ultrassônicos Hielscher são a ferramenta de mistura perfeita para pesquisa e desenvolvimento em escala de laboratório. Os sonicators de laboratório Hielscher são normalmente usados para a mistura ultra-sônica de pequenos lotes. Os homogeneizadores ultra-sônicos Hielscher oferecem um controle preciso de parâmetros e excelente reprodutibilidade para a preparação do aumento de escala. Isso facilita a mistura de diferentes formulações e determina o impacto da intensidade da ultrasonicação e da duração da sonicação.

Mistura ultra-sônica em linha na produção

O equipamento de mistura ultra-sônica necessário para o aumento de escala pode ser determinado exatamente com base no teste de laboratório. Para o processamento de fluxos de grande volume de cimento ou concreto, os ultrasonicators de alto desempenho são geralmente operados em modo de fluxo contínuo usando reatores de fluxo. Isso permite uma mistura altamente uniforme e o processamento impecável de pastas e pastas – mesmo com viscosidades muito altas.

A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade de processamento aproximada de nossos ultrasonicators dependendo do volume do lote ou da taxa de fluxo a ser processada: