Ultraljud blandning för högpresterande betong

Användningen av mikro-och Nanokisel eller nanorör leder till förbättringar i tryck hållfasthet av högpresterande betong. Ultraljud är ett effektivt sätt för blandning, vätning och spridning av nanomaterial i cement eller betong.
 

Industri cement fabrikMikrokiseldioxid används ofta i betong idag, vilket leder till högre tryckhållfasthet eller vatten- och kemikaliebeständig betong. Det kan minska materialkostnader och energianvändning. Nya nanomaterial, såsom nanokiseldioxid eller nanorör, leder till ytterligare förbättringar av resistens och styrka. Men för att uppvisa nanomaterialens fulla potential krävs en tillförlitlig och effektiv spridningsteknik. Sond-typ sonicators är den mest tillförlitliga och effektiva tekniken för att producera nano-dispersion, även i mycket viskösa och pasta-liknande uppslamningar såsom cement och betong.

Microfine Cement Grout dispersion med ultraljud blandare

Forskargruppen i Draganović presenterar forskningsartikel, författarna undersöker spridningen av mikrofin cementinjekteringsbruk med hjälp av ultraljudsteknik och konventionella laboratorieupplösare. Studien syftar till att jämföra utförandet av ultraljud – i studien specifikt sonicator UP400St – med traditionella metoder för injekteringsdispersion.

Forskarna genomförde en serie experiment med olika dispersionstekniker för att utvärdera partikelstorleksfördelningen (PSD) och zetapotentialen hos mikrofina cementpartiklar. Dispersionsteknikerna inkluderar ultraljudsbehandling med UP400St-ultraljudsatorn, höghastighetslaboratorielösare och kombinationen av båda metoderna.

Ultraljud dispersor MultiSonoReactor med 16.000 watt spridning kapacitet för blandning av nano-partiklar i cementpasta.

MultiSonoReactor MSR-4: Ultraljud inline dispersion för industriell inline produktion av högpresterande cement och betong.

Resultaten visade att ultraljudsdispersion med hjälp av ultraljudsbehandling UP400St uppnådde signifikant bättre partikelstorleksfördelning jämfört med konventionella laboratorieupplösare. Sonicator UP400St minskar effektivt agglomerationen av mikrofina cementpartiklar och producerar en mer homogen och stabil injekteringsupphängning. Ultraljudsbehandlingen förbättrar fördelningen av mindre partiklar, vilket resulterar i ett smalare partikelstorleksfördelningsområde.
 

Ultrafin cementinjekteringsbruk är mest effektiv och tillförlitligt dispergerad med Hielscher sonicator UP400S. I den jämförande studien utmärkte sonden typ sonicator tydligt rotor-stator dispersor och skivlösare.

Jämförda dispersionsmetoder: Vma-Getzmann Dispermat CV-3 dissolver utrustad med en 90 mm skiva och ett rotor-statorsystem. Hielscher UP400St ultraljudsenhet utrustad med en H22 sonotrode.
(Studie och bilder: ©Draganovic et al., 2020)

 
Dessutom förbättrar användningen av ultraljud i kombination med konventionella laboratorieupplösare ytterligare dispersionseffektiviteten och uppnår en ännu finare partikelstorleksfördelning jämfört med enbart ultraljudsbehandling. När de kombineras, ultraljudsbehandling ger mikro-blandning och nano-dispersion, medan upplösningen bidrar till makro-blandning säkerställa att alla partiklar i ultraljud kavitation zon. Detta möjliggör bättre kontroll över partikelstorleksfördelningen (PSD) och zetapotentialen hos mikrofin cementinjekteringsbruk vid satsdrift. Vid användning av en flödescellreaktor passerar partikelsuspensionen automatiskt kavitationens hot spot-zon så att den extra omrörningen är överflödig.

Sammantaget belyser studien den överlägsna prestandan hos ultraljudsapparaten UP400St vid spridning av mikrofin cementmassa. Ultraljudsbehandlingen, särskilt i kombination med konventionella laboratorieupplösare, erbjuder en mycket effektiv och effektiv metod för att uppnå en enhetlig och stabil suspension av mikrofina cementpartiklar.

Det är värt att notera att artikeln ger en omfattande jämförelse mellan ultraljud och konventionella dispersionsmetoder som belyser ultraljudsbehandlingens överlägsna prestanda i injekteringsdispersion.
(jfr Draganović et al., 2020)
 

Ultraljud homogenisering gav de bästa resultaten för Portland cement gikt dispersion jämfört med en lab mixer utrustad med en skiva, och en rotor-stator mixer.

Ultraljud homogenisator UP400St jämförs med avseende på dispersionseffektivitet hos cementbruk med en vanlig laboratorieblandare utrustad med en skiva och med rotor-statorteknik. Studien visade att ultraljudsdispersion inte bara är en effektiv metod utan är ännu bättre än en mixer som använder rotor-statortekniken.
(studie och grafik: © Draganović et al., 2020)

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


 

Videon visar ultraljud blandning och spridning av grafit i 250mL epoxiharts (Toolcraft L), med hjälp av en ultraljud homogenisator (UP400St, Hielscher Ultrasonics). Hielscher Ultrasonics gör utrustning för att sprida grafit, grafen, kol-nanorör, nanotrådar eller fyllmedel i labbet eller i produktionsprocesser med hög volym. Typiska tillämpningar är dispergerande nanomaterial och mikromaterial under funktionaliseringsprocessen eller för spridning till hartser eller polymerer.

Blanda epoxiharts med grafitfyllmedel med ultraljudshomogenisator UP400St (400 watt)

Video miniatyr

 

Konkret forskning och utveckling

Konkret forskning söker efter material och processer för att:

  • minska material kostnader och energi kostnader
  • få hög initial-och resistens
  • förbättra densitet och tryck hållfasthet
  • förbättra arbets förmågan, pumpability och finishability
  • förbättra hållbarheten och minska permeabiliteten
  • minska krympsprickor, damning och delaminering problem
  • kemisk resistens, t. ex.

Cement och betong blandning

Otillräcklig blandning resulterar i sämre konkreta egenskaper.När det gäller förbättringar i konkreta egenskaper, är blandning teknik lika viktigt som betong sammansättning. Blandning är ett viktigt steg i produktionen av enhetlig, högkvalitativ betong. Även om talrika anvisningar och reglemente, e.g. BULLEREN 206 täcker sammansättningen av hårdna och dess delar, den faktiska processen av cementerar blandning och hårdnar blandning lämnas till användaren.
Det är avgörande, att vatten, cement och tillsatsmedel är jämnt spridda och fördelas ner till en fin skala och att agglomeratblandningar är tillräckligt spridda. Otillräcklig spridning eller deagglomeration resulterar i sämre konkreta egenskaper. På grund av den låga vattenhalten och den höga doseringen av tillsatsmedel, blandning av Self-kompakverkande betong (SCC) och ultra hög håll fast betong (UHPC) kräver en längre blandnings tid eller en mer effektiv blandning teknik.

Nanomaterial i betong

Under hydreringen av cementet bildas hydratiseringsprodukter i nanoskala, såsom kalciumhydrater, i härdningsbetongen. Nanopartiklar av kiseldioxid eller nanorör förvandlas till nanopartiklar av cement under stelningen av betongen. Mindre partiklar leder till kortare partikelavstånd och ett tätare och mindre poröst material. Detta ökar tryckhållfastheten och minskar permeabiliteten.

En stor nackdel med nanostorlek pulver och material, dock, är tendensen att bilda agglomerat under vätning och blandning. Om inte de enskilda partiklarna är väl spridda, minskar gytter den exponerade partikel ytan leder till sämre konkreta egenskaper.

Ultrasonicator för nanopartikeldeagglomeration och tillförlitlig och enhetlig spridning av nanomaterial i cement och betong

Ultraljudsprocessorn UIP16000 är en högpresterande homogenisator för spridning av cement och betong

Klicka här för att lära dig mer om fördelarna med ultraljud blandning av cement pastor för precast, drycast och betong växter.

Ultraljud blandning av nanomaterial

Ultraljud är ett mycket effektivt sätt för blandning, spridning och deagglomeration. Bilden nedan visar ett typiskt resultat av ultraljudsspridning av rökt kiseldioxid i vatten.

Ultraljud blandning av Fume Sulica (Micro silica)

Start (grön kurva) vid en agglomerat partikel storlek på mer än 200 Micron (D50) de flesta av partiklarna reducerades till mindre än 200 nanometer.

Ultraljud blandning i alla skalor

Hielscher erbjuder ultraljud blandning enheter för användning i forskning och full skala bearbetning.

Sonicators för laboratorieforskning och utveckling

Hielscher ultraljud laboratorium homogenisatorer är det perfekta blandningsverktyget för forskning och utveckling på labbskala. Hielscher lab sonicators används vanligtvis för ultraljud blandning av små satser. Hielscher ultraljud homogenisatorer erbjuder en exakt parameterkontroll och utmärkt reproducerbarhet för beredning av uppskalningen. Detta gör det enkelt att blanda olika formuleringar och bestämma effekterna av ultraljud intensitet och varaktighet av ultraljudsbehandling.

Ultraljud Inline blandning i produktion

Betong klar för användningUltraljudsblandningsutrustningen som behövs för uppskalning kan bestämmas exakt baserat på laboratorietestet. För bearbetning av stora volymströmmar av cement eller betong drivs högpresterande ultrasonicators vanligtvis i kontinuerligt flödesläge med hjälp av genomströmningsreaktorer. Detta möjliggör mycket enhetlig blandning och felfri bearbetning av pastor och uppslamningar – även med mycket höga viskositeter.

Ultraljud Dispersion av Nano-Silica: Hielscher ultraljud homogenisator UP400St sprider kiseldioxid nanopartiklar snabbt och effektivt i en enhetlig nano-dispersion.

Ultraljud dispersion av Nano-Kiseldioxid med ultrasonicator UP400St

Video miniatyr

Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultrasonicators beroende på batchvolymen eller flödeshastigheten som ska behandlas:

batch VolymFlödeshastighetRekommenderade Devices
1 till 500 ml10 till 200 ml / minUP100H
10 till 2000 ml20 till 400 ml / minUf200 ः t, UP400St
0.1 till 20L0.2 till 4L / minUIP2000hdT
10 till 100 liter2 till 10 1 / minUIP4000hdT
15 till 150L3 till 15 liter/minUIP6000hdT
n.a.10 till 100 l / minUIP16000
n.a.störrekluster av UIP16000

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudsblandare, cementrelaterade applikationer, tekniska data och priser. Vi kommer gärna att diskutera din cementblandningsprocess med dig och erbjuda dig en ultraljudsblandare med hög skjuvning som uppfyller dina krav!









Observera att våra Integritetspolicy.


Litteratur / Referenser


Inline blandning av cement med hjälp av en ultraljudsbehandling

Ultraljud blandning-flöde diagramHielscher ultraljud blandare är vanligt vis installeras i linje. Materialet pumpas in i ultraljud reaktor kärlet. Där är utsatt för intensiv ultraljud kavitation. Inline ultraljudsbehandling eliminerar förbigående som alla partiklar passera blandnings kammaren efter en definierad väg. Därför, ultraljud skiftar typiskt partikel storleks fördelnings kurvan snarare än att bredda den.

Robust och lätt att rengöra

Ultraljud Flow cell reaktor tillverkad av rost fritt stål för ultraljudsbehandling av vätskor.En ultraljudsblandningsreaktor består av flödescellen och sonotrodes. Inga lager behövs. Flödescellreaktorer (rostfritt stål) har enkla geometrier och kan enkelt demonteras och rengöras. Det finns inga små öppningar eller dolda hörn.

Andra tillämpningar av Ultrasonics för cement och betong

Användningen av Hielscher ultraljudsanordningar vid framställning av cement och betong är inte begränsad till blandning och spridning av cementförblandningar eller betong. Ultraljud är ett mycket effektivt medel för avgasning av vätskor och uppslamningar. Detta minskar antalet och volymen av gasbubblor som fångas i betongen efter härdning.
Ultraljud sikt shakers förbättra genomströmningen och kvaliteten på pulversiktning för små partiklar. Hielscher erbjuder ultraljud omrörda siktar för laboratorie- och industriella applikationer.

Konkret bakgrunds information

Betong består av cement, t.ex. Portlandcement och andra cementbaserade material, såsom flygaska och slaggcement, aggregat (grus, kalksten, granit, sand), vatten och kemiska tillsatsmedel. Typiska tillsatser inkluderar acceleratorer eller retarder, mjukgörare, pigment, kiseldioxidrök eller hög reaktivitet Metakaolin (HRM). Mikrokiseldioxid är en typisk blandning i betong. Dess nackdel är dess relativt höga kostnad och förorening som påverkar operatörernas och arbetstagarnas hälsa.

Vi diskuterar gärna din process.

Låt oss komma i kontakt.