Ультразвуковое перемешивание цементной пасты дает большие преимущества для сборных, бетонных и бетонных заводов. Это включает в себя: более короткое начальное и конечное время схватывания, более низкую дозировку суперпластификатора, более быструю и более полную гидратацию, а также более высокую прочность на сжатие.

Традиционные технологии смешивания бетона, такие как “на дороге смешивания” или ротационные смесители обеспечивают недостаточное перемешивающее действие для диспергирования агломератов частиц цемента и других вяжущих материалов, таких как летучая зола или кремнезем. В то время как внешние частицы таких агломератов подвергаются воздействию воды, внутренние поверхности частиц остаются сухими. Это приводит к медленному и неполному увлажнению.

Преимущества технологии ультразвукового смешивания бетона

Ультразвуковое диспергирование является самой передовой технологией деагломерации и диспергирования микронных и наноразмерных материалов в жидкостях. Ультразвуковое смешивание использует кавитационные сдвиговые силы, которые более эффективны при смешивании материалов мелкого размера, чем обычные ротационные смесители и роторно-статорные смесители. Для цемента, кремнезема, летучей золы, пигментов или УНТ производительность этих материалов значительно повышается за счет ультразвукового диспергирования, поскольку оно улучшает распределение частиц и контакт с водой.
Во время гидратации – реакция цемента с водой – C-S-H-фазы увеличивают игольчатые структуры. На рисунках ниже показана микроструктура в цементной пасте после 5 часов гидратации. В ультразвуковой цементной пасте C-S-H-фазы имеют длину почти 500 нм, а в несамостойкой пасте только C-S-H-фазы составляют около 100 нм.
 

Микроструктура цементной пасты после 5 часов гидратации

с ультразвуковой обработкой	без ультразвуковой обработки
Портландцементная паста (CEM I42.5R), К. Рёсслер (2009) – Университет Баухауза Веймар

 
Ультразвуковое кавитационное смешивание приводит к более быстрому росту C-S-H-фаз.

 
Температура гидратации

Влияние мощности ультразвука (PUS) на температурные кривые цементных паст

 
Сила сжатия

 
Ультразвуковая импульсная скорость

Влияние ультразвуковой мощности (PUS) на скорость ультразвукового импульса увлажняющих цементных паст

Рост C-S-H-фаз коррелирует с температурой в цементной пасте в течение периода гидратации (щелкните по правильной графике). В смешанной цементной пасте с ультразвуком гидратация начинается прибл. на час раньше, Ранее гидратация коррелирует с более ранним увеличением прочности на сжатие (щелкните правой кнопкой мыши). Увеличенная скорость гидратации также может быть измерена с помощью скорости ультразвукового импульса.

В частности, для сборного и сухого бетона это приводит к значительному сокращению времени, пока литой бетон не будет взят из формы. Исследования Университета Баухауза (Германия) показал следующее сокращение времени набора.

Еще одним интересным преимуществом ультразвукового смешивания является влияние на текучесть. Как показано в таблице выше, спад увеличивается примерно на 30%. Это позволяет снизить дозировку суперпластификаторов.
 

Технологическая интеграция ультразвуковых смесителей в производство цемента

Hielscher предлагает ультразвуковые смесители для эффективного диспергирования цемента, кремнезема, летучей золы, пигментов или УНТ. Во-первых, любой сухой материал следует предварительно смешать с водой, чтобы образовалась высокая концентрация – Тем не менее, прокачиваемая паста. Ультразвуковой смеситель Hielscher деагломерирует и диспергирует частицы с помощью кавитационного сдвига. В результате вся поверхность каждой частицы полностью подвергается воздействию воды.

Ультразвуковая обработка цементной пасты

В случае цементной пасты гидратация начинается после ультразвуковой обработки. Поэтому ультразвуковой смеситель Hielscher следует использовать в потоке, так как цементная паста не может храниться в течение длительного времени. Схематический рисунок ниже иллюстрирует процесс. На следующем этапе добавляется заполнитель, такой как песок или гравий, и смешивается с цементной пастой. Поскольку частицы цемента уже хорошо диспергированы на этой стадии, цементная паста хорошо смешивается с заполнителем. Затем бетон готов к заливке в сборные формы или к транспортировке. Резервуар для дробления рядом с ультразвуковым смесителем может использоваться для более непрерывной обработки в случае неустойчивого спроса на бетон.

Ультразвуковая дисперсия диоксида кремния, летучей золы и наноматериалов

Диспергирование кремнезема, летучей золы, пигментов или других наноматериалов, таких как углеродные нанотрубки, требует других интенсивностей обработки и уровней энергии. По этой причине мы рекомендуем отдельный ультразвуковой смеситель для получения хорошо дисперсной суспензии / пасты, которая затем добавляется в бетонную смесь. Пожалуйста, нажмите на рисунок выше, чтобы получить схематический чертеж этого процесса.

Ультразвуковое смесительное оборудование, необходимое для масштабирования, может быть точно определено на основе пилотных испытаний с использованием UIP1000hd установлен (1000 Вт), В приведенной ниже таблице приведены общие рекомендации по устройству в зависимости от объема партии или расхода цементной пасты, подлежащей обработке.