Përzierje tejzanor për beton me performancë të lartë
Përdorimi i mikro- dhe nanosilikës ose nanotubave çon në përmirësime në rezistencën në shtypje të betonit me performancë të lartë. Ultratingulli është një mjet efektiv për përzierjen, lagjen dhe shpërndarjen e nanomaterialeve në çimento ose beton.
Mikro silica përdoret gjerësisht në beton sot, duke çuar në rezistencë më të lartë në shtypje ose betone rezistente ndaj ujit dhe kimikateve. Kjo mund të zvogëlojë kostot materiale dhe përdorimin e energjisë. Nanomaterialet e reja, të tilla si nano silicë ose nanotubat çojnë në përmirësime të mëtejshme në rezistencë dhe forcë. Por për të shfaqur potencialin e plotë të nanomaterialeve, kërkohet një teknikë e besueshme dhe efikase e shpërndarjes. Sonicatorët e tipit sonda janë teknika më e besueshme dhe më efikase për të prodhuar nano-dispersion, madje edhe në llucë shumë viskoze dhe të ngjashme me pastë, si çimentoja dhe betoni.
Dispersion mikrofine fino çimentoje me miksera tejzanor
Ekipi hulumtues i Draganović prezanton artikullin hulumtues, autorët hulumtojnë shpërndarjen e finove mikrofinale të çimentos duke përdorur teknologjinë e ultrazërit dhe tretësit konvencionalë laboratorikë. Studimi synon të krahasojë performancën e ultrazërit – në studim konkretisht sonikatori UP400St – me metodat tradicionale të shpërndarjes së finove.
Studiuesit kryen një seri eksperimentesh duke përdorur teknika të ndryshme dispersioni për të vlerësuar shpërndarjen e madhësisë së grimcave (PSD) dhe potencialin zeta të grimcave mikrofine të çimentos. Teknikat e dispersionit përfshijnë trajtimin me ultratinguj duke përdorur sonikatorin UP400St, tretës laboratorikë me shpejtësi të lartë dhe kombinimin e të dyja metodave.
MultiSonoReactor MSR-4: Dispersion inline tejzanor për prodhimin industrial të çimentos dhe betonit me performancë të lartë.
Rezultatet treguan se dispersioni me ultratinguj duke përdorur sonikatorin UP400St arriti shpërndarje dukshëm më të mirë të madhësisë së grimcave në krahasim me tretësit konvencionalë laboratorikë. Sonicatori UP400St redukton në mënyrë efektive grumbullimin e grimcave mikrofinale të çimentos dhe prodhon një suspension më homogjen dhe të qëndrueshëm me fino. Trajtimi me ultratinguj përmirëson shpërndarjen e grimcave më të vogla, duke rezultuar në një gamë më të ngushtë të shpërndarjes së madhësisë së grimcave.
Metodat e krahasuara të shpërndarjes: Tretësi Vma-Getzmann Dispermat CV-3 i pajisur me një disk 90 mm dhe një sistem rotor-stator. Pajisja me ultratinguj Hielscher UP400St pajisur me një sonotrode H22.
Për më tepër, përdorimi i ultrazërit në kombinim me tretës laboratorikë konvencionale përmirëson më tej efikasitetin e shpërndarjes, duke arritur një shpërndarje edhe më të imët të madhësisë së grimcave në krahasim me trajtimin me ultratinguj vetëm. Kur kombinohet, sonication siguron mikro-përzierjen dhe nano-dispersionin, ndërsa tretësi kontribuon në makro-përzierjen duke siguruar që të gjitha grimcat në zonën e kavitacionit tejzanor. Kjo mundëson kontroll më të mirë mbi shpërndarjen e madhësisë së grimcave (PSD) dhe potencialin zeta të finosë së çimentos të imët në funksionimin e grupit. Kur përdorni një reaktor me qeliza rrjedhëse, pezullimi i grimcave kalon automatikisht zonën e pikës së nxehtë kavitacionale, në mënyrë që përzierja shtesë të jetë e tepërt.
Në përgjithësi, studimi nxjerr në pah performancën superiore të sonikatorit UP400St në shpërndarjen e finove mikrofinale të çimentos. Trajtimi me ultratinguj, veçanërisht kur kombinohet me tretës konvencionalë laboratorikë, ofron një metodë shumë efektive dhe efikase për arritjen e një pezullimi uniform dhe të qëndrueshëm të grimcave mikrofine të çimentos.
Vlen të përmendet se artikulli ofron një krahasim gjithëpërfshirës midis metodave të shpërndarjes me ultratinguj dhe atyre konvencionale, duke theksuar performancën superiore të sonikimit në shpërndarjen e finove.
(krh. Draganović et al., 2020)
Homogjenizuesi tejzanor UP400St krahasohet në lidhje me efikasitetin e shpërndarjes së finove të çimentos me një mikser të zakonshëm laboratorik të pajisur me një disk, dhe duke përdorur teknikën rotor-stator. Studimi tregoi se dispersioni tejzanor nuk është vetëm një metodë efektive, por është edhe më e mirë se një mikser duke përdorur teknikën rotor-stator.
Hulumtim dhe Zhvillim konkret
Hulumtimi konkret kërkon materiale dhe procese për:
- zvogëloni kostot materiale dhe energjinë
- fitojnë rezistencë të lartë fillestare dhe përfundimtare
- përmirëson densitetin dhe forcën në shtypje
- përmirësojnë punueshmërinë, pompueshmërinë dhe përfundimin
- përmirësojnë qëndrueshmërinë dhe zvogëlojnë përshkueshmërinë
- zvogëloni çarjet e tkurrjes, pluhurin dhe problemet e shtrembërimit
- rezistenca kimike, p.sh. rezistenca ndaj sulfatit
Përzierja e Çimentos dhe Betonit
Kur bëhet fjalë për përmirësime në vetitë e betonit, teknologjia e përzierjes është po aq e rëndësishme sa përbërja e betonit. Përzierja është një hap thelbësor në prodhimin e betonit uniform dhe me cilësi të lartë. Megjithëse udhëzimet dhe rregulloret e shumta, p.sh. DIN EN 206 mbulojnë përbërjen e betonit dhe përbërësit e tij, procesi aktual i përzierjes së çimentos dhe përzierjes së betonit i lihet përdoruesit.
Është vendimtare që uji, çimentoja dhe përzierjet të shpërndahen në mënyrë të barabartë dhe të shpërndahen në një shkallë të imët dhe që aglomeratet të shpërndahen mjaftueshëm. Shpërndarja ose deagglomerimi i pamjaftueshëm rezulton në veti inferiore të betonit. Për shkak të përmbajtjes së ulët të ujit dhe dozës së lartë të përzierjeve, përzierja e betonit vetë-ngjeshës (SCC) dhe betonit me rezistencë ultra të lartë (UHPC) kërkon një kohë më të gjatë përzierjeje ose një teknologji përzierjeje më efektive.
Nanomaterialet në Beton
Gjatë hidratimit të çimentos, në betonin forcues formohen produkte hidratimi në shkallë nano, të tilla si hidratet e kalciumit. Nano grimcat e silicës ose nanotubat kthehen në nano grimca çimentoje gjatë ngurtësimit të betonit. Grimcat më të vogla çojnë në distancë më të shkurtër të grimcave dhe një material më të dendur dhe më pak poroz. Kjo rrit rezistencën në shtypje dhe zvogëlon përshkueshmërinë.
Megjithatë, një disavantazh i madh i pluhurit dhe materialeve me madhësi nanoz është tendenca për të formuar aglomerate gjatë njomjes dhe përzierjes. Nëse grimcat individuale nuk shpërndahen mirë, grumbullimi redukton sipërfaqen e grimcave të ekspozuara duke çuar në veti inferiore të betonit.
Procesori tejzanor UIP16000 është një homogjenizues me performancë të lartë për shpërndarjen e çimentos dhe betonit
Përzierja tejzanor e Nanomaterialeve
Ultratingulli është një mjet shumë efektiv për përzierjen, shpërndarjen dhe deagglomerimin. Figura më poshtë tregon një rezultat tipik të shpërndarjes tejzanor të silicës së tymosur në ujë.
Duke filluar (kurba e gjelbër) në një madhësi grimce aglomerate prej më shumë se 200 mikron (D50) shumica e grimcave u reduktuan në më pak se 200 nanometra.
Përzierje tejzanor në çdo shkallë
Hielscher ofron pajisje përzierëse tejzanor për përdorim në kërkime dhe përpunim në shkallë të plotë.
Sonicators për Kërkim dhe Zhvillim Laboratorik
Homogjenizuesit laboratorikë tejzanor Hielscher janë mjeti perfekt i përzierjes për kërkime dhe zhvillim në shkallë laboratorike. Sonikatorët laboratorikë Hielscher zakonisht përdoren për përzierjen tejzanor të tufave të vogla. Homogjenizuesit tejzanor Hielscher ofrojnë një kontroll të saktë të parametrave dhe riprodhueshmëri të shkëlqyer për përgatitjen e shkallës lart. Kjo e bën të lehtë përzierjen e formulimeve të ndryshme dhe përcaktimin e ndikimit të intensitetit të ultrazërit dhe kohëzgjatjes së sonikimit.
Përzierje tejzanor Inline në prodhim
Pajisjet e përzierjes tejzanor të nevojshme për rritjen e shkallës mund të përcaktohen saktësisht bazuar në testin laboratorik. Për përpunimin e rrymave të mëdha të çimentos ose betonit, ultrasonikët me performancë të lartë zakonisht operohen në modalitetin e rrjedhës së vazhdueshme duke përdorur reaktorë të rrjedhjes. Kjo lejon përzierjen shumë uniforme dhe përpunimin pa të meta të pastave dhe slurit – edhe me viskozitet shumë të lartë.
Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë në varësi të vëllimit të grupit ose shpejtësisë së rrjedhës që do të përpunohet:
| Vëllimi i grupit | Shkalla e rrjedhjes | Pajisjet e rekomanduara |
|---|---|---|
| 1 deri në 500 ml | 10 deri në 200 ml/min | UP100H |
| 10 deri në 2000 ml | 20 deri në 400 ml/min | UP200Ht, UP400 St |
| 0.1 deri në 20L | 0.2 deri në 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100 litra | 2 deri në 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 deri në 150 litra | 3 deri në 15 l/min | UIP6000hdT |
| na | 10 deri në 100 l/min | UIP16000 |
| na | më të mëdha | grumbull i UIP16000 |
Na kontaktoni!? Na pyesni!
Literatura? Referencat
- 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.
Përzierja në linjë e çimentos duke përdorur një Sonicator
Përzierësit tejzanor Hielscher zakonisht instalohen në linjë. Materiali pompohet në enën e reaktorit tejzanor. Atje është i ekspozuar ndaj kavitacionit intensiv tejzanor. Sonicizimi në linjë eliminon anashkalimin pasi të gjitha grimcat kalojnë dhomën e përzierjes duke ndjekur një rrugë të përcaktuar. Prandaj, ultratingulli zakonisht zhvendos kurbën e shpërndarjes së madhësisë së grimcave në vend që ta zgjerojë atë.
E fortë dhe e lehtë për t'u pastruar
Një reaktor përzierës tejzanor përbëhet nga qeliza e rrjedhës dhe sonotrodes. Nuk nevojiten kushineta. Reaktorët me qeliza rrjedhëse (çelik inox) kanë gjeometri të thjeshta dhe mund të çmontohen dhe pastrohen lehtësisht. Nuk ka vrima të vogla apo qoshe të fshehura.
Aplikime të tjera të ultrazërit për çimento dhe beton
Përdorimi i pajisjeve tejzanor Hielscher në përgatitjen e çimentos dhe betonit nuk kufizohet në përzierjen dhe shpërndarjen e premikseve ose betoneve të çimentos. Ekografia është një mjet shumë efektiv për degazimin e lëngjeve dhe llumeve. Kjo zvogëlon numrin dhe vëllimin e flluskave të gazit të bllokuara në beton pas ngurtësimit.
Shaker tejzanor sitë të përmirësojë xhiros dhe cilësinë e sitës pluhur për grimcat e vogla. Hielscher ofron sita të trazuara me ultratinguj për aplikime laboratorike dhe industriale.
Informacion konkret mbi sfondin
Betoni përbëhet nga çimento, p.sh. çimento Portland dhe materiale të tjera çimento, të tilla si hiri fluturues dhe çimentoja e skorjes, agregati (zhavorri, guri gëlqeror, graniti, rëra), uji dhe përzierjet kimike. Përzierjet tipike përfshijnë përshpejtuesit ose ngadalësuesit, plastifikuesit, pigmentet, tymin e silicës ose Metakaolin me Reaktivitet të Lartë (HRM). Mikro silicë është një përzierje tipike në beton. Disavantazhi i tij është kostoja relativisht e lartë dhe ndotja që ndikon në shëndetin e operatorëve dhe punëtorëve.