Beton İçin Çimento Macununun Ultrasonik Karıştırılması

Çimento hamurunun ultrasonik olarak karıştırılması, prekast kalıplama, kuru döküm ve beton santralleri için büyük faydalar sunar. Bu faydalar arasında daha kısa başlangıç ve son ayar süreleri, daha düşük süperakışkanlaştırıcı dozu, daha hızlı ve daha tam hidrasyon ve daha yüksek basınç dayanımı yer alır.

Geleneksel beton karıştırma teknolojileri, örneğin “yol üzerinde karıştırma” veya döner karıştırıcılar, çimento parçacıklarının ve uçucu kül veya silika gibi diğer çimentolu malzemelerin topaklarını dağıtmak için yetersiz karıştırma etkisi sağlar. Bu tür aglomeraların dış partikülleri suya maruz kalırken, iç partikül yüzeyleri kuru kalır. Bu, yavaş ve eksik hidrasyona neden olur.

Beton için Ultrasonik Karıştırma Teknolojisinin Faydaları

Ultrasonik dispersiyon, sıvılardaki mikron boyutlu ve nano boyutlu malzemeleri deagglomera etmek ve dağıtmak için en ileri teknolojidir. Ultrasonik karıştırma, ince boyutlu malzemelerin karıştırılmasında geleneksel döner karıştırıcılardan ve rotor-stator karıştırıcılardan daha etkili olan kavitasyonel kesme kuvvetlerini kullanır. Çimento, silika, uçucu kül, pigmentler veya CNT'ler için, bu malzemelerin performansı, parçacık dağılımını ve su ile teması iyileştirdiği için ultrasonik dispersiyon ile önemli ölçüde artar.

Hidratasyon sırasında - çimentonun su ile reaksiyonu - C-S-H-fazları iğne benzeri yapılar oluşturur. Aşağıdaki resimler, 5 saatlik hidrasyondan sonra çimento hamurundaki mikro yapıyı göstermektedir. Ultrasonik çimento macununda, C-S-H-fazları neredeyse 500nm uzunluğundayken, sonikasyonsuz macunda, C-S-H-fazları yaklaşık 100nm'dir.

5 saat hidratasyon süresinden sonra çimento hamurunun mikro yapısı

ultrasonik işleme ile	ultrasonik işleme olmadan
Portland Çimento Macun (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) · – Bauhaus Üniversitesi Weimar

 
Ultrason kaynaklı kavitasyon ile karıştırma, C-S-H-fazlarının daha hızlı büyümesine yol açar.

 
Hidrasyon Sıcaklığı

Güç Ultrasonikasyonunun (PUS) Çimento Macunlarının Zaman-Sıcaklık Eğrileri Üzerindeki Etkisi

 
Sıkıştırma Dayanımı

Güç Ultrasonikasyonunun (PUS) Harç Prizmalarının Sıkıştırma Dayanımı Üzerindeki Etkisi

 
Ultrason Nabız Hızı

Güç Ultrasonikasyonunun (PUS) Nemlendirici Çimento Macunlarının Ultrasonik Nabız Hızı Üzerindeki Etkisi

C-S-H-fazlarının büyümesi, hidratasyon periyodu sırasında çimento hamurundaki sıcaklıkla ilişkilidir (sağdaki grafiğe tıklayın). Ultrasonik olarak karıştırılmış çimento macununda, Hidrasyon yaklaşık bir saat önce başlar. Daha erken hidrasyon, sıkıştırma kuvvetindeki daha erken artış ile ilişkilidir. Artan hidrasyon hızı, ultrason nabız hızı ile de ölçülebilir.

Özellikle prekast ve kuru döküm beton için bu, dökme betonun kalıptan alınabilmesi için önemli ölçüde daha kısa bir süreye yol açar. Bauhaus Üniversitesi (Almanya) tarafından yapılan çalışmalar, belirlenen sürelerin aşağıdaki şekilde azaldığını göstermiştir.

Ultrasonik karıştırmanın bir başka ilginç yararı, akışkanlık üzerindeki etkisidir. Yukarıdaki tabloda gösterildiği gibi, çöküş yaklaşık 0 oranında artmaktadır. Bu, süperakışkanlaştırıcıların dozajının azaltılmasına izin verir.

Ultrasonik Mikserlerin Çimento Üretimine Proses Entegrasyonu

Hielscher, çimento, silika, uçucu kül, pigmentler veya CNT'lerin etkili bir şekilde dağıtılması için ultrasonik karıştırıcılar sunar. İlk olarak, herhangi bir kuru malzeme, yüksek konsantrasyonlu ancak pompalanabilir bir macun oluşturmak için su ile önceden karıştırılmalıdır. Hielscher ultrasonik karıştırıcı, kavitasyonel kesme kullanarak parçacıkları deagglomere eder ve dağıtır. Sonuç olarak, her parçacığın tüm yüzeyi tamamen suya maruz kalır.

Çimento macununun ultrasonik işlenmesi

Çimento macunu durumunda, ultrasonik işlemden sonra hidratasyon başlar. Bu nedenle, çimento macunu uzun süre saklanamayacağı için Hielscher ultrasonik karıştırıcı satır içi kullanılmalıdır. Aşağıdaki şematik çizim süreci göstermektedir. Bir sonraki adımda, kum veya çakıl gibi agrega eklenir ve çimento macunu ile karıştırılır. Çimento parçacıkları bu aşamada zaten iyi dağılmış olduğundan, çimento macunu agrega ile iyi bir şekilde karışır. Beton daha sonra prekast kalıplara doldurulmaya veya nakliye için hazır hale gelir. Kararsız beton talebi durumunda daha sürekli işlem yapmak için ultrasonik karıştırıcının yanındaki bir kırma tankı kullanılabilir.
Çimento parçacıklarının ultrasonik deagglomerasyonu hakkında daha fazla bilgi edinin!

Silika, uçucu kül ve nanomalzemelerin ultrasonik dispersiyonu

Silika, uçucu kül, pigmentler veya karbon nanotüpler gibi diğer nanomalzemelerin dağıtılması, diğer işleme yoğunlukları ve enerji seviyeleri gerektirir. Bu nedenle, daha sonra beton karışımına eklenen iyi dağılmış bir bulamaç / macun üretmek için ayrı bir ultrasonik karıştırıcı öneriyoruz. Bu işlemin şematik çizimi için lütfen yukarıdaki grafiğe tıklayın.

Ölçek büyütme için gerekli olan ultrasonik karıştırma ekipmanı, 1.000 watt'lık güçlü bir pilot ölçekli sonikatör olan UIP1000hdT kullanılarak pilot ölçek testlerine dayanarak tam olarak belirlenebilir. Aşağıdaki tablo, işlenecek çimento hamurunun parti hacmine veya akış hızına bağlı olarak genel cihaz önerilerini göstermektedir.

Tek ultrasonik prob başına 16kW'a kadar ultrasonik karıştırma gücü ile Hielscher, yüksek hacimli uygulamalar için gereken işlem gücünü sunar. Bu teknolojinin test edilmesi kolaydır ve doğrusal olarak ölçeklenir.