Ультразвукове змішування цементу для бетону

Ультразвукове змішування цементної пасти забезпечує великі переваги для збірних форм, сушарки та бетону. Це включає в себе: коротший початковий та кінцевий встановлений час, більш низька доза суперпластифікатора, більш швидка і повна гідратація, а також більш висока міцність на стиск.
Традиційні бетонозмішувальні технології, такі як “на дорозі-змішування” або роторні змішувачі забезпечують недостатню змішувальну дію для диспергування агломератів частинок цементу та інших цементних матеріалів, таких як зола, або кремнезем. Хоча зовнішні частинки таких агломератів піддаються впливу води, внутрішні поверхні частинок залишаються сухими. Це призводить до повільної і неповної гідратації.

Переваги технології ультразвукового змішування

Ультразвукова диспергація - це найсучасніша технологія для деаггломератування та розсіювання мікронних і нанорозмірних матеріалів у рідинах. Ультразвукове змішування використовує кавітаційні зсувні сили, які є більш ефективними при змішуванні матеріалів дрібного розміру, ніж звичайні ротаційні змішувачі та змішувачі ротор-статор. Для цементу кремнезем, зола, пігменти або CNTs, продуктивність цих матеріалів значно збільшується до ультразвукове Диспергирование, оскільки він покращує розподіл часток та контакт з водою.
Під час зволоження – реакція цементу з водою – C-S-H-фази ростуть ігольними структурами. На малюнках показано мікроструктуру в цементній пастою після 5 годин гідратації. У ультразвуковій цементній пастоті C-S-H фази мають довжину майже 500 нм, тоді як в несононізованій пастою C-S-H фази досягають лише 100 нм.

Мікроструктура цементної пасти після 5 годин гідратації

з ультразвукової обробкою	без ультразвукової обробки
Портландцементна паста (CEM I42.5R), К. Рёсслер (2009) – Університет Баугауз Веймар

Призводить до ультразвукового кавітаційного змішування швидше зростання C-S-H-фаз.

Температура гідратації

Компресійна сила

Ультразвукова імпульсна швидкість

К. Рёсслер (2009)

Зростання C-S-H-фаз корелює з температурою в цементній пастою протягом періоду гідратації (клацніть правою графікою). У ультразвуково змішаній цементній пастою початок гідратації приблизно одна година раніше. Раніше гідратація корелює з більш ранним збільшенням міцності стиснення (клацніть правою графікою). Збільшену швидкість гідратації можна виміряти також за швидкістю імпульсу ультразвуку.

Зокрема, для збірного та сухарного бетону, це призводить до значно коротшого часу, поки литий бетон може бути взятий з цвіль. Дослідження Університету Баугауза (Німеччина) показав наступне скорочення встановлених часів.

	Посилання	Різниця	Ультразвукова потужність
Початковий набір	5 год 15 хв	-29%	3 год 45 хв
Заключний набір	6 хв 45 хв	-33%	4 год 30 хв
Спад	122 мм (4.8″)	+ 30%	158 мм (6.2″)

Ще однією цікавою перевагою ультразвукового змішування є вплив на плинність. Як показано в таблиці вище, спад зростає приблизно на 30%. Це може дозволити знижена доза суперпластифікаторів.

Інтеграція процесів ультразвукових міксерів

Hielscher пропонує ультразвукові змішувачі для ефективного диспергування цементу, кремнезем, зола, пігменти або CNTs. По-перше, будь-який сухий матеріал слід попередньо змішувати з водою, щоб сформувати високу концентрацію – Ще пакувальне впакування. Ультразвуковий змішувач Hielscher, деаглогломати та розсіює частинки, використовуючи Кавітаційний зсув В результаті, вся поверхня кожної частинки повністю піддається впливу води.

Ультразвукова обробка цементної пасти

У випадку цементної пасти, гідратація починається після ультразвукової обробки. Тому, ультразвуковий змішувач Hielscher слід використовувати вбудованим, так як цементна паста не може зберігатися протягом тривалого періоду часу. Наведене нижче схематичне зображення показує процес. На наступному етапі додають суспензію, таку як пісок або гравій, і змішують з цементною пастою. Оскільки частки цементу вже добре розкидані на цій стадії, цементна паста добре поєднується з агрегатом. Потім бетон готовий до заповнення у збірних форм або для транспортування. Резервуар біля ультразвукового змішувача може бути використаний для більш безперервної обробки в разі нестачі конкретного попиту.

Ультразвукове розсіювання кремнезему, оси азоту та наноматеріалів

Розсіювання кремнезем, зола, пігменти або інші наноматеріали, такі як вуглецеві нанотрубки, вимагає іншої інтенсивності обробки та рівня енергії. З цієї причини ми рекомендуємо окремий ультразвуковий змішувач для отримання добре диспергованої суспензії / пасти, яку потім додають до бетонної суміші. Будь ласка, натисніть на графіку вище для схематичного креслення цього процесу.

Ультразвукове змішувальне обладнання, необхідне для збільшення, може бути визначено точно заснованими на випробувальних масштабних тестах з використанням Встановлений UIP1000hd (1000 Вт). У таблиці нижче наведено загальні рекомендації щодо пристрою в залежності від обсягу партії або витрати цементу, що підлягає обробці.